Một máy nước nóng hoạt động bằng năng lượng Mặt Trời có hiệu suất chuyển đổi 25%; cường độ bức xạ Mặt Trời lên bộ thu nhiệt là 1000W/m²; diện tích bộ thu là 4,2m². Cho nhiệt dung r... Một máy nước nóng hoạt động bằng năng lượng Mặt Trời có hiệu suất chuyển đổi 25%; cường độ bức xạ Mặt Trời lên bộ thu nhiệt là 1000W/m²; diện tích bộ thu là 4,2m². Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kgK. a) Công suất bức xạ chiếu lên bộ thu nhiệt là 4200W. b) Trong 1h, năng lượng mặt trời chiếu lên bộ thu nhiệt là 14,4MJ. c) Trong 1h, phần năng lượng chuyển thành nhiệt năng là 3,78MJ. d) Nếu hệ thống đó làm nóng 30kg nước thì trong thời gian 1h nhiệt độ nước tăng thêm 28,6°C. Read more

Steps to Solve

1. Tính công suất bức xạ chiếu lên bộ thu nhiệt

Công suất bức xạ được tính bằng công thức:

$P = I \times A$

Trong đó:

• $P$ là công suất bức xạ (W)
• $I$ là cường độ bức xạ mặt trời ($1000 \text{ W/m}^2$)
• $A$ là diện tích bộ thu nhiệt ($4.2 \text{ m}^2$)

Thay số vào:

$P = 1000 \text{ W/m}^2 \times 4.2 \text{ m}^2 = 4200 \text{ W}$

Vậy, câu a đúng.

2. Tính năng lượng mặt trời chiếu lên bộ thu nhiệt trong 1 giờ

Năng lượng được tính bằng công thức:

$E = P \times t$

Trong đó:

• $E$ là năng lượng (J)
• $P$ là công suất (4200 W)
• $t$ là thời gian (1 giờ = 3600 giây)

Thay số vào:

$E = 4200 \text{ W} \times 3600 \text{ s} = 15120000 \text{ J} = 15.12 \text{ MJ}$

Vậy, câu b sai, năng lượng mặt trời chiếu lên bộ thu nhiệt trong 1 giờ là 15.12 MJ chứ không phải 14.4 MJ.

3. Tính phần năng lượng chuyển thành nhiệt năng trong 1 giờ

Phần năng lượng chuyển thành nhiệt năng được tính bằng công thức:

$E_{\text{nhiệt}} = E \times \text{hiệu suất}$

Trong đó:

• $E_{\text{nhiệt}}$ là năng lượng nhiệt (J)
• $E$ là năng lượng mặt trời chiếu vào (15.12 MJ)
• Hiệu suất là 25% = 0.25

Thay số vào:

$E_{\text{nhiệt}} = 15.12 \text{ MJ} \times 0.25 = 3.78 \text{ MJ}$

Vậy, câu c đúng.

4. Tính độ tăng nhiệt của nước khi làm nóng 30kg nước trong 1 giờ

Nhiệt lượng cần thiết để làm nóng nước là:

$Q = mc\Delta T$

Trong đó:

• $Q$ là nhiệt lượng (J) = $E_{\text{nhiệt}}$ = 3.78 MJ = $3.78 \times 10^6 \text{ J}$
• $m$ là khối lượng nước (30 kg)
• $c$ là nhiệt dung riêng của nước (4200 J/kg.K)
• $\Delta T$ là độ tăng nhiệt (°C hoặc K vì độ tăng là như nhau)

Ta có:

$\Delta T = \frac{Q}{mc} = \frac{3.78 \times 10^6 \text{ J}}{30 \text{ kg} \times 4200 \text{ J/kg.K}} = \frac{3780000}{126000} = 30 \text{ °C}$

Vậy, câu d sai, độ tăng nhiệt của nước là 30°C chứ không phải 28.6°C.