问题 问答题

取一个不高的横截面积是S的圆筒,筒内装水质量为m,在阳光垂直照射下,经过时间t,温度升高k.若把太阳看成黑体,已知太阳半径和地球到太阳的距离分别为R和d,并考虑到阳光传播过程中的损失,地球大气层的吸收和散射,水所能吸收的太阳能仅是太阳辐射能的一半,试用所给的物理量表达太阳表面的温度.(黑体单位表面积的辐射功率J与其温度的四次方成正比,即J=σT4,σ为常数,水的比热容为c,球面面积S=4πr2

答案

水吸收热量:

Q=cmk

每平方米水面吸热功率:

J′=

Q
St

单位面积上的热功率与距离的平方成反比,

即:

J′
J
=
R2
d2

由题目所给条件可知:J=σT4

联立上式可得:T=

4
2cmkd2
σStR2

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