日光发动机和日光加热器

有一个非常吸引人的想法，那就是利用太阳能来加热蒸汽机的锅炉。让我们先做一个不太复杂的计算。地球表面的每一平方厘米都暴露在大气层之外的阳光直射下，每一分钟接收到的太阳能都可以精确测量。这个数字显然是常数，所以它被称为“太阳常数”。以整数表示的太阳常数的值大约是每分钟每平方厘米8焦耳。然而，太阳不断向地球发出的热量不能完全到达地球表面:一个小时钟接收到的热量的大约一半可以算作5.8焦耳的热量。以平方米计，每分钟58，000焦耳，或每分钟14千卡，或每秒约1/4焦耳。我们知道，当4.18千焦(1千卡)的热量完全转化为机械功时，可以产生4184.6千焦(427千克力米)的功。因此，垂直照射在一平方米地面上的阳光可以为我们提供大约每秒980焦耳或者略高于980瓦的能量。为了让太阳的辐射能完成如此多的工作，它必须处于最有利的条件下——阳光必须垂直照射地面并100%成功。然而，直接利用阳光作为能源的尝试离理想状态还很远。它们的效率不超过5% ~ 6%。直到最近，才出现了一些效率高达15%的最有效的太阳能发动机。

利用太阳的辐射能来做机械工作是困难的，但是利用它来产生热量更容易。例如，太阳能热水器是目前使用最广泛、最有效的太阳能装置。它可以在公共场所，如家庭、工厂或浴室、酒店等，提供洗澡、洗涤、烹饪和其他用途的热水。夏季水温一般可达50-60摄氏度。该装置结构简单，成本低，最适合北纬45度至南纬45度之间的城乡地区，因为该地区每年约有2000小时的日照。全世界至少有数百万台太阳能热水器在运行。还有利用太阳能烹饪食物的太阳能炊具，以及利用太阳能烘干农副产品的太阳能烘干机，它们在广大农村地区，特别是在燃料匮乏的地区也有很大的发展前景。在一些干旱的沿海或岛屿地区和一些内陆咸水地区，太阳能蒸馏器也被用来生产淡水。此外，在一些现代建筑设计中，太阳能被考虑用于建筑供暖或空调。