高中物理题 为了测量太阳的辐射功率,曾做以下实验

来源：百度知道 编辑：UC知道 时间：2024/05/31 18:56:14
为了测量太阳的辐射功率,曾做以下实验：取一个横截面积为3dm^2的不高的圆桶，装水0.6千克，正午时间让太阳光垂直照射20min后，测得水温升高10°
试估算太阳功率，可能用到数据如下
太阳质量M=2*10^30kg
地球质量m=6*10^24kg
万有引力恒量G=6.67*10^(-11)N*m/kg^2
地球半径R=6.37*10^8m
这个方法呢，我是会的，就是总算出来和答案不一样。所以相当之郁闷。希望你们能给出答案，看是我错了还是标准答案错了

楼上的说错了哈。不是地球表面积，而是地球轨道所在的球面积。太阳辐射是辐射在这个球面上的，地球仅仅相当于是一个活动在这个球面上的移动接受器，另外，以下计算忽略了地球半径，因为和日地距离比起来，地球半径很小。另外，地球半径是6.37×10^6m！

解：太阳对水辐射加热做功W=Q=cmt=4200(J/Kg℃)×0.6Kg×10℃=25200J
功率P′=W/t=25.2KJ/20min=21W

要求太阳的辐射总功率，还得知道地球轨道所处的球面的面积，也就是得先知道地球轨道半径(日地距离r)，然后求得4πr²。

地球围绕太阳做圆周运动，万有引力提供向心力：GMm/r²=mv²/r。

未知地球自转速度，而地球自转周期T是一天，那么，v=2πR/T，代入上式，有：
GMm/r²=m(2πR/T)²/r，即GM/r=4π²R²/T²，r²=(GMT²/4π²R²)²。

所以，地球轨道所在球面面积S=4πr²=(GMT²)²/[4π³(R²)sup2]=[(2/3)×10^(-10)(Nm²/Kg²)×1.99×10^30Kg×(24h×3600s/h)²÷(6.37×10^6m)²]²/4π³=4.8×10^30m²

现在，知道s=3dm²，即0.03²上的辐射功率是21W，那么，整个大圆面积上的功率就不难求了，P=P′×S/s=21W×4.8×10^30m²/0.03m²=3.3621×10^32W

简单啊
很简单
水吸收的热量可以计算
水的表面积可以计算
地球的表面积可以计算（用万有引力定律）
水升温的功率可以计算
最后就有了