Energia Słońca

Energia Słońca. style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>1

Natężenie promieniowania Słońca. style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>1

Satelita na orbicie wokół Ziemi style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>1

Energia docierająca do atmosfery ziemskiej style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>2

Całkowita energia docierająca do atmosfery ziemskiej w ciągu doby. style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>3

Energia docierająca do atmosfery ziemskiej w ciągu roku. style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>4

Energia emitowana przez Słońce. style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>5

W ciągu jednej sekundy. style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>5

Energia emitowana przez Słońce w ciągu doby. style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>6

Źródło energii słonecznej style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>7

Zużycie materii słonecznej. style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>8

Masa zużyta w ciągu życia Słońca. style='color:windowtext;display:none;text-decoration:none'>9

Natężenie promieniowania Słońca

Satelita na orbicie wokół Ziemi

Wokół Ziemi krąży satelita z
bateriami ogniw słonecznych.

Do satelity dociera promieniowanie słoneczne o natężeniu 1350 watów na metr kwadratowy.

Jaka energia dociera do baterii słonecznych w ciągu 1 minuty, jeśli ich powierzchnia wynosi 20 metrów kwadratowych?

Dane:

- stała słoneczna k,

- czas t,

- powierzchnia baterii S.

_{height=92 border=2 src="energia_slonca_pliki/image001.gif">}

Szukane

Energia E=?

Rozwiązanie

Energia E równa jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S
i czasu t.

Powierzchnia

_{height=203 border=2 src="energia_slonca_pliki/image002.gif">}

Powrót na początek strony

Energia docierająca do atmosfery ziemskiej

Jaka energia słoneczna dociera w ciągu sekundy do powierzchni równej przekrojowi kuli ziemskiej?

Dane:

- stała słoneczna k,

- czas t,

- promień kuli ziemskiej R.

_{height=92 border=2 src="energia_slonca_pliki/image003.gif">}

Szukane

Energia E=?

Rozwiązanie

Energia E równa jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S
i czasu t.

_{height=19 border=2 src="energia_slonca_pliki/image004.gif">}

Znamy stałą słoneczną k i czas t. Nie znamy powierzchni poprzecznego przekroju kuli ziemskiej
S.

Przekrój ten jest kołem o
promieniu R.

_{width=65 height=21 border=2 src="energia_slonca_pliki/image005.gif">}

Można teraz obliczyć tę
powierzchnię i wyrazić w metrach kwadratowych lub wzór na powierzchnię S podstawić
do wzoru na energię E.

_{width=249 height=104 border=2 src="energia_slonca_pliki/image006.gif">}

W wyniku zostawiamy tylko 3 cyfry znaczące, ponieważ w każdym czynniku były tez tylko 3 cyfry znaczące.

Teraz obliczymy energię
docierającą do tarczy Ziemi

_{height=156 border=2 src="energia_slonca_pliki/image007.gif">}

Teraz obliczymy z jednego wzoru otrzymanego z podstawienia wzoru na powierzchnię S do wzoru na
energię E. We wzorze końcowym porządkujemy czynniki tak, aby stałe matematyczne były na początku wyrażenia, dalej stałe fizyczne i jeszcze dalej zmienne wielkości fizyczne.

_{height=279 border=2 src="energia_slonca_pliki/image008.gif">}

Wystąpiła rozbieżność ale w ostatniej cyfrze znaczącej. To uzasadnia przyjętą wyżej zasadę zaokrąglania wyników obliczeń do trzech cyfr znaczących – obliczenia z końcowego wzoru dają tez tylko 3 cyfry znaczące (dwie pewne i trzecią przybliżoną).

Powrót na początek strony

Powrót na początek strony

Całkowita energia docierająca do atmosfery ziemskiej w ciągu doby.

Jaka energia dociera do tarczy Ziemi w ciągu doby?

Dane:

- stała słoneczna k,

- czas t,

- promień kuli ziemskiej R.

_{height=92 border=2 src="energia_slonca_pliki/image009.gif">}

Szukane

Energia E=?

Rozwiązanie

Energia E równa jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S
i czasu t.

_{height=19 border=2 src="energia_slonca_pliki/image004.gif">}

Skorzystamy z poprzedniego rozwiązania – wystarczy podstawić nowy czas. Zastosujemy końcowy wzór na energię

_{height=279 border=2 src="energia_slonca_pliki/image010.gif">}

Jak ogromna jest to energia!

Energia docierająca do atmosfery ziemskiej w ciągu roku

Jaka energia dociera do tarczy Ziemi w ciągu roku?

Dane:

- stała słoneczna k,

- czas t,

- promień kuli ziemskiej R.

_{height=93 border=2 src="energia_slonca_pliki/image011.gif">}

Szukane

Energia E=?

Rozwiązanie

Energia E równa jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S
i czasu t.

_{height=19 border=2 src="energia_slonca_pliki/image004.gif">}

Ponownie skorzystamy z
wcześniejszego rozwiązania – wystarczy podstawić nowy czas. Zastosujemy końcowy wzór na energię

_{height=279 src="energia_slonca_pliki/image012.gif" border=2 >}

Jak ogromna jest to energią!!

Energia emitowana przez Słońce

Powrót na początek strony

W ciągu jednej sekundy

Jaką energię emituje Słońce w ciągu sekundy?

Dane:

- stała słoneczna k,

- czas t,

- promień orbity Ziemi R w
ruchu wokół Słońca.

_{height=92 border=2 src="energia_slonca_pliki/image013.gif">}

Szukane

Energia E=?

Rozwiązanie

Energia E równa jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S
i czasu t.

Znamy stałą słoneczną k i czas t. Nie znamy powierzchni S przez którą przechodzi promieniowanie słoneczne. Powierzchnia ta to powierzchnia kuli o promieniu równym średniej odległości Ziemi od Słońca.

_{width=84 height=21 border=2 src="energia_slonca_pliki/image014.gif">}

Można teraz obliczyć tę
powierzchnię i wyrazić w metrach kwadratowych lub wzór na powierzchnię S podstawić
do wzoru na energię E.

_{width=211 height=104 border=2 src="energia_slonca_pliki/image015.gif">}

W wyniku zostawiamy tylko 3 cyfry znaczące, ponieważ w każdym czynniku były też tylko 3 cyfry znaczące.

Teraz obliczymy energię przechodzącą przez powierzchnię kuli o promieniu równym średniej odległości Ziemi od Słońca.

_{height=155 border=2 src="energia_slonca_pliki/image016.gif">}

Teraz obliczymy z jednego wzoru otrzymanego z podstawienia wzoru na powierzchnię S do wzoru na energię E. We wzorze końcowym porządkujemy czynniki tak, aby stałe matematyczne były na początku wyrażenia, dalej stałe fizyczne i jeszcze
dalej zmienne wielkości fizyczne.

_{height=277 border=2 src="energia_slonca_pliki/image017.gif">}

Powrót na początek strony

Energia emitowana przez Słońce w ciągu doby

Jaką energię emituje Słońce w ciągu doby?

Dane:

- stała słoneczna k,

- czas t,

- promień orbity Ziemi R w
ruchu wokół Słońca.

_{height=92 border=2 src="energia_slonca_pliki/image018.gif">}

Szukane

Energia E=?

Rozwiązanie

Energia E równa
jest iloczynowi natężenia promieniowania k, powierzchni S
i czasu t.

Skorzystamy z rozwiązania podanego wyżej

Obliczymy energię przechodzącą przez powierzchnię kuli o promieniu równym średniej odległości Ziemi od Słońca
w ciągu doby.

Obliczymy z jednego wzoru otrzymanego z podstawienia wzoru na powierzchnię S do wzoru na
energię E. We wzorze końcowym porządkujemy czynniki tak, aby stałe matematyczne były na początku wyrażenia, dalej stałe fizyczne i jeszcze dalej zmienne wielkości fizyczne.

_{height=279 border=2 src="energia_slonca_pliki/image019.gif">}

Powrót na początek strony

Źródło energii słonecznej

Energia emitowana przez Słońce w postaci promieniowania powstaje w trakcie reakcji termojądrowych – syntezy jąder helu z jąder wodoru (protonów). W trakcie wędrówki przez Słońce pierwotne promieniowanie gamma ulega przekształceniu i z powierzchni Słońca emitowane
jest przede wszystkim promieniowanie w zakresie widzialnym.

W trakcie reakcji termojądrowych część materii występującej w postaci masy przekształca się w energię zgodnie ze wzorem Alberta Einsteina – zmiana energii równa jest iloczynowi zmiany masy i
kwadratu prędkości światła w próżni.

Jaka masa Słońca ulega przekształceniu w energię w ciągu sekundy? Skorzystamy z wcześniej otrzymanych wyników.

Dane:

• prędkość światła c,


• energia emitowana przez Słońce w ciągu sekundy E.

_{height=64 border=2 src="energia_slonca_pliki/image020.gif">}

Szukane

Masa przekształcona w energię promienistą m=?

Rozwiązanie

Energia E równa jest iloczynowi masy przekształconej w promieniowanie m i
kwadratu prędkości światła c.

_{width=84 height=21 border=2 src="energia_slonca_pliki/image021.gif">}

Można teraz obliczyć zmianę masy Słońca w ciągu 1 sekundy dzieląc wyemitowaną energię przez kwadrat prędkości
światła.

_{width=188 height=424 border=2 src="energia_slonca_pliki/image022.gif">}

W wyniku zostawiamy tylko 2 cyfry znaczące, ponieważ w każdym czynniku były tylko 3 cyfry znaczące, lecz trzecia z nich coraz mniej pewna.

Powrót na początek strony

Zużycie materii słonecznej.

Ogromna ilość masy ulega przekształceniu w energię. Jaka jest to część masy Słońca?

Dane:

masa Słońca M,

masa ulegająca przekształceniu w energię w ciągu sekundy m.

_{height=51 border=2 src="energia_slonca_pliki/image023.gif">}

Szukane:

Ułamek masy Słońca

_{height=88 border=2 src="energia_slonca_pliki/image024.gif">}

Powrót na początek strony

Masa zużyta w ciągu życia Słońca

_{height=232 src="energia_slonca_pliki/image025.gif">}