太阳能热水器是利用太阳能来加热水的一种装置,小新同学家有一台太阳能热水器安装在离地面l0m高的屋顶上.现需要将初温为10℃的100kg的水,加热到60℃,则:
(1)把这些水从地面输送到屋顶的热水器中,需要对水做多少功?
(2)这些水要从太阳那里吸收多少热量?
(3)遇到阴雨天,就要改用热水中的电辅助设备加热(加热功率为150OW),加热这些水需要多长时间?[g=l0N/kg,C水=4.2×103J/(kg?℃)]
(4)实际使用电辅助设备加热时,需要的时间总是要比上述计算出的时间长一些,请你分析其中的原因有哪些.(至少写出两方面的原因).
解:(1)根据重力的计算公式G=mg=l00kg×10N/g=1.0×103N
根据克服重力做功的计算公式得:W=Gh=l000N×10m=1.0×104J
(2)根据热量的计算公式Q=Cm△t得:
Q吸=C水m水(t末一t初)=4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(60-10)℃=2.1×107J
(3)根据题意有Q吸=W=2.1×107J
根据电功的计算公式W=Pt得:
(4)如:电加热设备的实际功率可能小于1500瓦;
电加热时,因为散热的因素,也有能量损失.
答:(1)需要对水做功1.0×104J,(2)这些水要从太阳那里吸收2.1×107J的热量,
(3)加热这些水需要3.88h时间,(4)如:电加热设备的实际功率可能小于1500瓦;
电加热时,因为散热的因素,也有能量损失.
(1)对水做的功也就是克服重力做的功W=Gh,
(2)利用热量的计算公式计算,
(3)已知功和功率求时间,利用功率的计算公式计算即可,
(4)只要合理即可.
点评:本题涉及力学、热学、电学知识,知识面广,难度大,要求学生要掌握各方面的知识,才能解决综合性的问题.