第3节 太阳能
知识点一 太阳——巨大的“核能火炉” 精练版P69
1．太阳的结构：从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气。
2．太阳能的由来——氢核聚变。在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。因此可以讲，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，所以说，太阳是一个巨大的“核能火炉”。
3．太阳能的传递——热辐射。太阳核心的温度高达1500万摄氏度，太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。
知识点二 太阳是人类能源的宝库 精练版P69
1．地球上除核能、地热能和潮汐能以外的所有的能量都来自太阳，所以说太阳是人类能源的宝库。
2．化石能源的形成：远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，腐烂了。沧海桑田，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油。在石油形成过程中还放出天然气。现今，我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。
例1 灼热的太阳内部原子与原子之间的剧烈碰撞使核________(选填“裂变”或“聚变”)不停地进行，从而不断辐射出巨大的光和热，给太阳系带来光明。地球上的植物接受阳光的照射，通过________作用，把光能转化为自身的________能。
解析：在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能，这些核能以光和热的形式向外辐射；地球上的植物吸收水和二氧化碳经过光合作用，生成淀粉和氧气，在此过程中，把光能转化为自身的化学能。
答案：聚变 光合 化学
知识点三 太阳能的利用 精练版P69
1．利用太阳能的四个渠道
(1)绿色植物的“光化转换”。通过植物的光合作用(被植物、微生物吸收)将太阳能储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等形式释放出来，实现光能转化为化学能。
(2)空气水分的“光机转换”。由于太阳的热辐射，使大气和水分升腾循环，再通过风、水等形式释放出来，实现光能转化为机械能。
(3)被海洋吸收，成为海洋内能。
(4)直接被人们利用。
人们直接利用太阳能的方式有两种：①集热器的“光热转换”，实现太阳能转化为内能；②太阳能电池的“光电转换”，实现太阳能转化为电能。
2．太阳能的优缺点
(1)优点：太阳能作为一种新能源，它具有一些普通能源不可比拟的优点。
①太阳能取之不尽，用之不竭，太阳内部的热核反应足以持续50亿年，是人类可以利用的最丰富的永久性能源。
②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输，投入少收益大。
③太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来任何污染。
(2)缺点：太阳能虽然具有传统能源所没有的优点，但也有一些缺点给利用上带来一些困难。
①太阳能到达地球上非常分散，需要装置有相当大的接收面积，提高了接收装置的造价。
②太阳能的利用受气候、昼夜的影响很大。因此必须有贮存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使造价增加。目前虽然已经制成多种贮存系统，但总是不够理想，具体应用也有一定困难。
③太阳能的转换效率很低。
例2 法国设计师设计的一款电子盆景，它的叶片由27块面积大约为50cm2的太阳能电池板构成，能够对手机等电子装置进行充电，在阳光充足的情况下，4小时便能完成对手机充电。已知苹果8充电器的输出电压、电流分别为5V、1A。阳光充足时太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P＝1kW。
(1)给一台苹果8充满电，盆景中太阳能电池板的光电转换率为多少？
(2)若盆景4小时获得的太阳能的70%用来加热水，可以使多少水温度升高10℃？
解析：(1)先根据P＝UI求出手机充电功率，然后求出太阳能电池板获取太阳能的功率，则光电转换率等于手机充电功率与太阳能电池板获取太阳能功率的比值；(2)先根据W＝Pt求出盆景4小时获得的太阳能，然后根据Q吸＝ηW＝cmΔt的变形公式求出水的质量。
解：(1)根据题意可知，手机充电的功率P＝UI＝5V×1A＝5W；太阳能电池板获取太阳能的功率P总＝1kW/m2×50×10－4m2×27＝135W；则盆景中太阳能电池板的光电转换率η＝×100%＝×100%≈3.70%。
(2)盆景4小时获得的太阳能：W＝P总t＝135W×4×3600s＝1.944×106J，水吸收的热量：Q吸＝70%×1.944×106J＝1.3608×106J，由Q吸＝cmΔt可得，水的质量：m＝＝≈32.4kg。
