Question

小華家屋頂上有一臺(tái)太陽能熱水器，水箱容量為150升，水箱離地面高12米．（g取10N/kg）則
（1）將水從地面輸送到熱水器的水箱中，至少需對(duì)這些水做多少功？
（2）假如熱水器接收到的太陽能有50%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，則使一箱水溫度從15℃升高到65℃需要接收多少太陽能？（C_水=4.2×10³J/（kg?℃））
（3）太陽能熱水器是將太陽能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的裝置，請(qǐng)說出使用太陽能熱水器有什么優(yōu)缺點(diǎn)？（各說一條即可）

Answer 1

（1）水箱內(nèi)水的體積：
v=150L=150×10^-3m³，
水箱內(nèi)水的質(zhì)量：
m=ρv=1.0×10³kg/m³×150×10^-3m³=150kg，
水箱內(nèi)水受到的重力：
G=mg=150kg×10N/kg=1500N，
把這些水從地面輸送到熱水器的水箱中做的功：
W=Gh=1500N×12m=18000J．
答：至少需對(duì)這些水做18000J的功．
（2）∵C=4.2×10³J/（kg?℃），△t=t-t₀=65℃-15℃=50℃，
∴水吸收的熱量為：
Q_吸=Cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×150kg×50℃=31.5×10⁷J，
所以接收的太陽能為：
Q=

Q吸

η

=

31.5×107J

50%

=6.3×10⁸J．
答：需要接收的太陽能為6.3×10⁸J．
（3）由題可知，使用太陽能可以節(jié)能，安全且無污染，但雨天或陰天時(shí)無法使用．
優(yōu)點(diǎn)：使用太陽能可以節(jié)約電能等，且無污染；
缺點(diǎn)：但受天氣情況制約．