我们可以认为光是由一个个能量粒子组成的,组成光束的每一个能量粒子所拥有的能量可以近

综合与其它 已结 1 404
王红珍
王红珍 2021-12-8 10:50

我们可以认为光是由一个个能量粒子组成的,组成光束的每一个能量粒子所拥有的能量可以近似为E03.9×1019J.(若球的半径为r,则球的表面积S4πr2

1)一个功率P100W的白炽灯泡,其发光效率为15%,假设灯泡可以均匀地向四周辐射光能量,求在距灯泡40cm处垂直于光的传播方向上1cm2的面积内,每秒钟平均通过的光能量粒子的数量。

2)已知太阳辐射的总功率P04×1026W,太阳到地球的距离r1.5×1011m,太阳光传播到达地面的过程中由于云层的反射和大气的吸收作用,大约有60%的能量损耗,太阳能电池的能量转化效率为15%,某太阳能电池板设计的输出功率为2000W.求:

此太阳能电池板的最小面积。

此电池板上每平方厘米的面积上,每秒钟平均吸收的光能量粒子的数量。

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1条回答
  •  张忠奎
    张忠奎 (最佳回答者)
    2021-12-9 12:30

    解析:

    1每秒钟白炽灯泡消耗的电能:

    W1Pt100W×1s100J

    因白炽灯泡的发光效率为15%

    所以,每秒钟白炽灯发光的能量:

    E1W1η1100J×15%15J

    在距灯泡40cm处垂直于光的传播方向上1cm2的能量:

    image.png

    7.46×104J

    在距灯泡40cm处垂直于光的传播方向上1cm2上,每秒钟平均通过的光能量粒子的数量:

    image.png

    1.9×1015个;

    2每秒钟太阳光到达地面垂直于光传播方向单位面积的能量:

    image.png

    566.17J

    因太阳能电池的能量转化效率为15%

    所以,每秒钟内单位面积上太阳能电池板获得的电能:

    E4E3η3566.17J×15%84.93J

    则单位面积上太阳能电池板获得电能的功率:

    image.png

    因太阳能电池板设计的输出功率为2000W

    所以,此太阳能电池板的最小面积:

    image.png

    23.55m2

    因每秒钟太阳光到达地面垂直于光传播方向单位面积的能量为566.17J

    所以,此电池板上每平方厘米的面积上获得能量:

    image.png

    则此电池板上每平方厘米的面积上,每秒钟平均吸收的光能量粒子的数量,

    image.png

    1.45×1017个。

    1)在距灯泡40cm处垂直于光的传播方向上1cm2的面积内,每秒种平均通过的光能量粒子的数量为1.9×1015个;

    2

    此太阳能电池板的最小面积约为23.55m2

    此电池板上每平方厘米的面积上,每秒钟平均吸收的光能量粒子的数量约为1.45×1017个。


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