Hoạt động 5 trang 104 Tài liệu Dạy – Học Vật lí 9 tập 2

Đề bài

Hãy tìm hiểu về sự gia tăng của nhiệt độ trên Trái Đất.

Do sự gia tăng nồng độ \(C{O_2}\) trong khí quyển, một phần nhiệt năng do ánh sáng mặt trời tạo ra khi đến Trái Đất đã bị giữ lại và nhiệt độ trái đất đang tăng dần (hình H32.8). Ta hãy cùng tìm hiểu bài toán: nếu 1% năng lượng ánh sáng mặt trời đến Trái Đất bị giữ lại và biến thành nhiệt năng thì sau bao lâu Trái Đất nóng thêm 1 độ? Coi nhiệt năng này chủ yếu truyền cho nước trong các đại dương trên bề mặt Trái Đất.

Bài toán: Cho rằng hiện nay năng lượng trung bình của ánh sáng mặt trời đến Trái Đất bị giữ lại trên mỗi mét vuông và trong mỗi giây là \(P = 10\,\,{\rm{W}}/{m^2}\) , thời gian của một năm là \(t = 31,{56.10^{6\,\,}}s\) , diện tích bề mặt trái đất nhận ánh sáng mặt trời là \(S = {5.10^{14\,\,}}{m^2}\), khối lượng nước trên bề mặt trái đất là \(m = 1,{4.10^{21\,\,}}kg\), nhiệt dung riêng của nước là c = 4200 J/(kg.K). Sau bao nhiêu năm nữa, nhiệt độ của trái đất sẽ tăng thêm 1 độ.

Hướng dẫn:

Nhiệt lượng cung cấp làm nóng Trái Đất:

\(Q = PSt = mc\Delta t\)

Ta tính được Trái Đất sẽ tăng thêm 1 độ chỉ sau gần bốn mươi năm nữa.

Lời giải chi tiết

Nhiệt lượng cần thiết để làm Trái Đất tăng lên 1 độ là:

\(Q = m.c.Dt = 1,{4.10^{21}}.4200.1 \)\(= 5,{88.10^{24}}\,\,\left( J \right)\)

Gọi t là thời gian để Trái Đất giữ được nhiệt lượng đó, ta có:

\(Q = P.t.S\)\( \to t = {{5,{{88.10}^{24}}} \over {{{10.5.10}^{14}}}} = {1176.10^6}\,\,\left( s \right) = 37,26\)  năm.

Vậy sau 37,26 năm nữa Trái Đất sẽ lại tăng thêm 1 độ.