小紅同學(xué)家的一臺太陽能熱水器安裝在樓頂上,它可接收太陽能的真空鍍膜管的總有效面積約為1.5m2,可將接收的太陽能的40%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能,熱水器的水箱離地面高12m.內(nèi)裝質(zhì)量為100kg的水,g取10N/kg,c水=4.2×103J/.
(1)把這些水從地面輸送到熱水器的水箱中,至少需對水做多少功?
(2)6月份的晴天,鹽城地區(qū)向著陽光的地方平均每1m2的面積在1h內(nèi)得到的太陽能為4.2×106J,如果每天接收太陽能的時間以10h計算,可以將100kg、初溫為30℃的水加熱到多高溫度?
【答案】
分析:(1)已知水的質(zhì)量、上升的高度求對水做的功,利用做功的公式W=Gh計算做的功;
(2)先算出太陽能熱水器每天接收的太陽輻射能,再根據(jù)比熱容公式就可求出這臺熱水器每天能將初溫為30℃,質(zhì)量為100kg的水加熱到多少度.
解答:解:(1)對水做的功:
W=Gh=mgh=100kg×10N/kg×12m=1.2×10
4J;
(2)太陽能熱水器每天接收的太陽輻射能為:
Q=4.2×10
6J/(m
2?h)×1.5m
2×10h=6.3×10
7J,
水吸收的熱量為:
Q
吸=Qη
=6.3×10
7J×40%
=2.52×10
7J;
水的末溫:
t
2=
+t
1=
+30℃=90℃
答:(1)至少需對水做多少功為1.2×10
4J;
(2)水加熱到90℃.
點評:本題考查的知識點較多,包括重力公式、做功公式、比熱容公式的計算,屬于基礎(chǔ)知識,也是考試的重點內(nèi)容.