Question

小红同学家的一台太阳能热水器安装在楼顶上，热水器的水箱离地面高12m．现需要将初温为10℃、质量为80kg的水加热到60℃，g取10N/kg，c_水=4.2×10³J/（kg?℃），则：
（1）这些水需要吸收多少热量？
（2）这些热量如果用燃烧煤来获取，则至少需要多少千克煤？（煤的热值是2． 9×10⁷J/kg）
（3）把这些水从地面输送到热水器的水箱中，至少需对水做多少功？
（4）太阳能热水器是将太阳能转化为内能的装置．请说出一个太阳能的优点．

Answer 1

分析：（1）已知水的质量、温度的变化量、比热容、求水吸收的热量，利用热量的计算公式Q=cm△t计算；
（2）已知热量、热值，求质量，利用热量公式Q=qm变形式计算质量；
（3）已知水的质量、高度求做的功，利用功的公式W=mgh计算做的功；
（4）太阳的优点很多，如太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大特点：
第一：它是人类可以利用的最丰富的能源．取之不尽，用之不竭．
第二：地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，
尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值．
第三：太阳能是一种洁净的能源．在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，
更不会影响生态平衡．绝对不会造成污染和公害．
说法只要合理即可．

解答：解：（1）水吸收的热量Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×80kg×50℃=1.68×10⁷J；
（2）煤的质量m=

Q

q

=

Q吸

q

=

1.68×107J

2. 9×107J/kg

=0.58kg；
（3）对水做的功W=mgh=80kg×10N/kg×12m=9600J；
（4）节能环保，清洁无污染．
答：（1）这些水需要吸收1.68×10⁷J的热量；
（2）至少需要0.58千克的煤；
（3）把这些水从地面输送到热水器的水箱中，至少需对水做9600J的功；
（4）太阳能的优点：节能环保，清洁无污染．

点评：本题考查了热量公式、功的公式的运用和计算能力．要求学生要熟练掌握这些物理知识解决实际问题．