Question

小华家屋顶上有一台太阳能热水器，水箱容量为150升，水箱离地面高12米．（g取10N/kg）则
（1）将水从地面输送到热水器的水箱中，至少需对这些水做多少功？
（2）假如热水器接收到的太阳能有50%转化为水的内能，则使一箱水温度从15℃升高到65℃需要接收多少太阳能？（C_水=4.2×10³J/（kg?℃））
（3）太阳能热水器是将太阳能转化成内能的装置，请说出使用太阳能热水器有什么优缺点？（各说一条即可）

Answer 1

（1）水箱内水的体积：
v=150L=150×10^-3m³，
水箱内水的质量：
m=ρv=1.0×10³kg/m³×150×10^-3m³=150kg，
水箱内水受到的重力：
G=mg=150kg×10N/kg=1500N，
把这些水从地面输送到热水器的水箱中做的功：
W=Gh=1500N×12m=18000J．
答：至少需对这些水做18000J的功．
（2）∵C=4.2×10³J/（kg?℃），△t=t-t₀=65℃-15℃=50℃，
∴水吸收的热量为：
Q_吸=Cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×150kg×50℃=31.5×10⁷J，
所以接收的太阳能为：
Q=

Q吸

η

=

31.5×107J

50%

=6.3×10⁸J．
答：需要接收的太阳能为6.3×10⁸J．
（3）由题可知，使用太阳能可以节能，安全且无污染，但雨天或阴天时无法使用．
优点：使用太阳能可以节约电能等，且无污染；
缺点：但受天气情况制约．