Question

小華家屋頂上有一臺太陽能熱水器，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，至少需對這些水做多少功？
（2）假如熱水器接收到的太陽能有50%轉化為水的內能，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化成內能的裝置，請說出使用太陽能熱水器有什么優(yōu)缺點？（各說一條即可）

Answer 1

解：（1）水箱內水的體積：
v=150L=150×10^-3m³，
水箱內水的質量：
m=ρv=1.0×10³kg/m³×150×10^-3m³=150kg，
水箱內水受到的重力：
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===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，但雨天或陰天時無法使用．
優(yōu)點：使用太陽能可以節(jié)約電能等，且無污染；
缺點：但受天氣情況制約．
分析：（1）知道水箱容積（水的體積），利用密度公式求水的質量，求出了水的質量，利用重力公式求水受到的重力，再利用功的公式W=Gh求把水抽到12m高的水箱內做的功．
（2）知道水的比熱容、質量和溫度變化，可利用公式Q_吸=Cm△t計算水吸收的熱量，熱水器接收到的太陽能有50%轉化為水的內能，可利用公式Q=計算接收的太陽能．
（3）太陽的優(yōu)點很多，如太陽能作為一種新能源，它與常規(guī)能源相比有三大特點：
第一：它是人類可以利用的最豐富的能源．取之不盡，用之不竭．
第二：地球上，無論何處都有太陽能，可以就地開發(fā)利用，不存在運輸問題，尤其對交通不發(fā)達的農村、海島和邊遠地區(qū)更具有利用的價值．
第三：太陽能是一種潔凈的能源．在開發(fā)利用時，不會產生廢渣、廢水、廢氣、也沒有噪音，更不會影響生態(tài)平衡．絕對不會造成污染和公害．
但雨天或陰天時無法使用．
點評：學生對密度公式、吸熱公式、效率公式的掌握和運用，及其使用太陽能熱水器的優(yōu)缺點的認識，知識面廣，難度大，要求學生要掌握各方面的知識，才能解決綜合性的問題．計算時注意單位統(tǒng)一．