第 一 題

本題測驗「輻射通量」與「總功率」的幾何關係。考生應先利用光速與光秒算出日地距離，接著利用能量守恆與輻射均向性（Isotropic radiation）原理，將抵達地球的單位面積功率乘上以日地距離為半徑的球面總面積，即可推算太陽的總輻射功率。

看到這題，首先需意識到題目暗示利用「地球軌道半徑（500光秒）」及抵達地球的「太陽常數（約 1360 W/m²）」來反推太陽的總輻射功率。求得太陽每秒總能量後，再代入愛因斯坦質能等價公式 E=mc²，即可計算出對應消耗的質量。若題目本身未明示太陽常數，應主動假設其合理數值以完成估算，藉此展現嚴謹的物理思維與問題解決能力。

看到此題，應先聯想熱力學第二定律與熵的定義（ΔS = Q/T）。太陽輻射是來自高溫熱源（大分母）的低熵能量，地球則以低溫輻射出高熵廢熱，兩者差距即為作功能力。有效使用太陽能的關鍵，在於盡量在能量降級（變成低溫廢熱而增加熵）前，將其轉換為電能、化學能或高溫熱能，以提取最大有用功（Exergy）。