В алюминиевый сосуд массой m1 = 2 кг, и имеющий температуру t1 =40°С, налили m2 = 3 кг воды температура которой t2 = 15°С. Сосуд с водой поставили на солнце. Через τ = 2 часа его температура стала t = 35°С. Мощность солнечного излучения, падающего на сосуд, равна 200 Вт. Найти, какую долю от солнечной энергии он поглощает. Взаи- модействием сосуда с окружающей средой пренебречь.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем количество энергии, которое поглотил сосуд с водой за время τ. Для этого воспользуемся законом сохранения энергии:

Q = Q1 + Q2,

где Q1 - тепло, которое получила вода,

Q2 - тепло, которое получил сосуд.

Тепло, полученное водой, можно найти по формуле

Q1 = m2 c (t - t2),

где c - удельная теплоемкость воды (для воды c = 4186 Дж/(кг*град)).

Q1 = 3 4186 (35 - 15) = 250080 Дж.

Тепло, полученное сосудом, можно найти по формуле

Q2 = m1 c (t - t1),

где c - удельная теплоемкость алюминия (для алюминия c = 904 Дж/(кг*град)).

Q2 = 2 904 (35 - 40) = -9040 Дж.

Итак, Q = Q1 + Q2 = 250080 - 9040 = 241040 Дж.

Мощность солнечного излучения равна 200 Вт, следовательно, за время τ солнце передало сосуду с водой

W = Pt = 200 * 7200 = 1440000 Дж.

Теперь найдем долю поглощенной сосудом энергии:

η = Q / W = 241040 / 1440000 ≈ 0.1677.

Итак, сосуд с водой поглощает около 16.77% от всей солнечной энергии, падающей на него.