Какое будет изменение температуры воды объемом 1м3 в закрытом черном баке за 1 час при воздействии солнечного излучения

Тема занятия: Изменение температуры воды под воздействием солнечного излучения

Описание: Для решения данной задачи необходимо использовать формулу вычисления изменения температуры вещества под воздействием тепла. Формула имеет вид:

ΔQ = mcΔT,

где ΔQ - количество тепла, переданного веществу; m - масса вещества; c - удельная теплоемкость вещества; ΔT - изменение температуры.

В данной задаче предполагается, что вода находится в закрытом черном баке, поэтому потери энергии во внешнюю среду и на нагревание бака пренебрежительно малы. Также известно, что мощность солнечного излучения составляет 1 кВт, что равно 1000 Вт.

Для решения задачи необходимо знать удельную теплоемкость воды. Удельная теплоемкость для воды примерно равна 4186 Дж/кг·°C. Также известно, что масса воды составляет 1000 кг (объем 1 м3).

Подставляя известные значения в формулу, получим:

ΔQ = mcΔT,
ΔQ = (1000 кг)(4186 Дж/кг·°C)ΔT.

Мощность солнечного излучения можно выразить через количество переданного тепла:

ΔQ = PΔt,
(1000 Вт)(3600 с) = (1000 кг)(4186 Дж/кг·°C)ΔT.

Далее решим уравнение относительно ΔT:

ΔT = (1000 Вт)(3600 с) / [(1000 кг)(4186 Дж/кг·°C)],
ΔT ≈ 0.86 °C.

Таким образом, изменение температуры воды объемом 1 м3 в закрытом черном баке при воздействии солнечного излучения мощностью 1 кВт составит примерно 0.86 °C.

Совет: Для более точного расчета изменения температуры воды, можно использовать более точные значения удельной теплоемкости воды и учесть дополнительные факторы, такие как потери энергии на нагревание бака и теплопроводность материалов.

Проверочное упражнение: Какое будет изменение температуры воды массой 2 кг в закрытом черном баке, если на нее воздействует солнечное излучение мощностью 500 Вт в течение 30 минут? Удельная теплоемкость воды равна 4186 Дж/кг·°C.