Задача состояла в проведении эксперимента с панелью солнечной батареи космической станции для изучения ее возможностей
Задача состояла в проведении эксперимента с панелью солнечной батареи космической станции для изучения ее возможностей. Для этого мы развернули элемент панели площадью 10 м2 под углом 30° к направлению на Солнце (если бы панель была расположена перпендикулярно, каждый квадратный метр бы получал 1370 Дж солнечной энергии в секунду). Батарея генерирует электричество для нагрева 1 литра воды в кубическом тонкостенном сосуде. Исходная температура воды составляла 360 К. КПД батареи составляет 10% и вырабатывает
Yablonka 33
КПД батареи составляет 10%, и она генерирует электричество для нагрева 1 литра воды в кубическом тонкостенном сосуде. Начальная температура воды составляла 360 К. Давайте рассчитаем, насколько градусов увеличится температура воды в результате использования солнечной энергии.Сначала найдем энергию, получаемую от панели солнечной батареи. Площадь элемента панели составляет 10 м2, и она развернута под углом 30°. Если бы панель была расположена перпендикулярно, каждый квадратный метр получал бы 1370 Дж солнечной энергии в секунду.
Теперь рассчитаем энергию, получаемую от панели. Учтем, что панель развернута под углом 30°. Для этого умножим энергию, получаемую каждым квадратным метром в секунду (1370 Дж/с), на произведение площади панели (10 м2) и косинуса угла между панелью и солнечными лучами (cos(30°)):
\[Энергия = 1370 \cdot 10 \cdot \cos(30°) = 13700 \cdot \cos(30°) = 11867.86 \, Дж/с\]
Теперь мы знаем, что панель генерирует 11867.86 Дж энергии в секунду. Однако наша задача - использовать эту энергию для нагрева 1 литра воды.
Для расчета количества тепла, необходимого для нагрева 1 литра воды, используем следующую формулу:
\[Q = m \cdot c \cdot \Delta T\]
Где Q - количество тепла, m - масса вещества (в нашем случае 1 кг, так как плотность воды равна 1 г/см3), c - удельная теплоемкость вещества (примерно равна 4.186 Дж/град), и ΔT - изменение температуры.
Мы хотим узнать, насколько градусов увеличится температура воды, поэтому ΔT будет нашей неизвестной.
Подставляя известные значения в формулу, получим:
\[Q = 1 \cdot 4.186 \cdot \Delta T\]
Теперь нам нужно найти значение ΔT. Разделим обе стороны уравнения на 4.186:
\[\Delta T = \frac{Q}{4.186}\]
Мы уже знаем полученную от панели энергию в секунду (11867.86 Дж/с). Подставим это значение в формулу:
\[\Delta T = \frac{11867.86}{4.186} \approx 2833.83 \, градуса\]
Таким образом, температура воды увеличится примерно на 2833.83 градуса при использовании солнечной энергии, генерируемой панелью солнечной батареи космической станции.
Надеюсь, ответ понятен.