物理
高校生
解決済み
この（１）の解説の1000をかける意味が分かりません！誰か教えてくださるとありがたいです！よろしくお願いいたします
図 1
すばや
度を測
思考
184. 太陽熱温水器 容器とパネルで構成された太陽熱温水器がある。容器の断面積は
10m²,深さは 0.10m で,水が満たされている。パネルの面積は 10m² であり,このパネ
ルが太陽光を垂直に受け,受ける太陽光のエネルギーは面積1.0m² あたり毎秒 1.0kJ で
あるとする。また,水の密度を1.0g/cm²,比熱を 4.2J/(g・K)とし,容器内の水は一様
に加熱され,水の蒸発や容器の熱容量は無視できるものとする。
(1) 太陽熱温水器のパネルが, 60分間に太陽光から受けるエネルギーは何Jか。
(2) この太陽熱温水器では, パネルが受けたエネルギーのうち, 60%が熱として容器内
(3)
熱
の水に与えられるとする。 (1) において,水の温度上昇に使われる熱量は何Jか。
太陽熱温水器の容器に入っていた水の温度が25℃であった場合, 太陽光を60分間
あてた後の水温は何℃か。
思 AS
185. 氷の融解 断熱された容器の中に,温度
(4) 太陽熱温水器のパネルの面積だけを2倍にした場合, 25℃の水を40℃に加熱する
のに要する時間は何分か。
(20. 杏林大改)
[ 〔℃〕の氷がm〔g〕 入っている。 容器内にはヒ
加熱することがで
441
容器内
第Ⅱ章
T;
4
あり、見慣れない
問題であるが、与
た物理量のもつ意
え、順に計算してい
正答にたどりつくと、
できる。
184. 太陽熱温水器
解答 (1) 3.6×10J (22.2×10'J (3) 30℃ (4) 88分
■指針 太陽熱温水器のパネルが受けた太陽光のエネルギーは、与えら
れた物理量をもとに計算する。 水の温度上昇に必要な熱量は,
「Q=mcAT」 の式から計算できる。 なお, パネルが受けるエネルギー
は,面積 1.0m²あたり、 毎秒といった条件があるので, 計算のときに考
慮する必要がある。
■解説 (1) 面積10m²のパネルが1秒間あたりに受ける太陽光のエ
ネルギーは,10×(1.0×103) J である。 60分間 (3600秒) に受けるエネ
ルギーE[J] は,
E=10×(1.0×103)×3600=3.6×107 J
(2) 太陽光から受けたエネルギーの60%が, 熱として水に与えられる。
水の温度上昇に使われる熱量 Q1 〔J〕は,
Q= (3.6×107) ×0.60=2.16×107J
2.2×107J
(3) 水の密度は,1.0g/cm²=1.0×10°g/m²である。 水の質量は,
(質量)=(密度)×(体積)=1.0×10°× ( 10×0.10 ) = 1.0×10°g となる。
太陽光を60分間あてた後の水の温度を T〔℃〕 とすると,
2.16×10=1.0×10°×4.2× ( T-25)
T=30.1°C
30°C
(4) 水の温度が25℃から40℃になるのに要した時間を t分とすると, t
分は 60×t 秒と表される。 この間に,面積2倍の20m²のパネルが受
けた太陽光のエネルギーのうち, 60%が水の温度上昇に使われる。 そ
]1.0kJ=1.0X1F|
ある｡
1cm=10~2m60
1.0 g/cm³
1.0×10g/m²である。
[Q=mc4T] OF
用いている｡
になっ
解に必要な
の融解に必
qo(t₂-t₁
90 (t
q=
(4) 時刻 0
- T. (°C)
比熱をCi
加えた熱
got=
Ci=
これか
(5) 時
質量
るの
これ
m
容器
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