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能量守恒定律的解释和例题

更新时间:2024-06-27 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

能量守恒定律的解释和例题


能量守恒定律,即热力学第一定律,是指在一个封闭系统内部,能量不断变换形式、转换、转移,其总和不变。具体来说,能量守恒定律表明,在一个孤立系统内,总机械能(机械能可以包括内能)在转化和转移的过程中,其形式是不会发生改变的。这可以由热力学第二定律来进一步说明。5kf物理好资源网(原物理ok网)

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题目:一个太阳能热水器,它的容量为100升,效率为70%。如果这个热水器在阳光下每天可以吸收到3.6MJ的能量,那么它需要多少天才能将一桶50升的水从15℃加热到65℃?5kf物理好资源网(原物理ok网)

解答:5kf物理好资源网(原物理ok网)

首先,我们需要了解能量守恒的基本原理,即能量不能被创造或消失,只能从一种形式转化为另一种形式。在这个问题中,太阳能热水器吸收的能量转化为水的内能,使水升温。5kf物理好资源网(原物理ok网)

已知太阳能热水器的容量为:100升5kf物理好资源网(原物理ok网)

已知太阳能热水器的效率为:70%5kf物理好资源网(原物理ok网)

已知太阳能热水器每天可以吸收到的能量为:3.6兆焦耳(MJ)5kf物理好资源网(原物理ok网)

已知需要加热的水的体积为:50升5kf物理好资源网(原物理ok网)

已知水的初始温度为:15℃5kf物理好资源网(原物理ok网)

已知水的目标温度为:65℃5kf物理好资源网(原物理ok网)

太阳能热水器吸收的能量 = 水的质量 × 水的比热容 × 水的温度变化5kf物理好资源网(原物理ok网)

其中,水的质量可以通过水的体积和水的密度来计算。5kf物理好资源网(原物理ok网)

水的密度为:1千克/升5kf物理好资源网(原物理ok网)

水的比热容为:4.2千焦耳/(千克·℃)5kf物理好资源网(原物理ok网)

太阳能热水器需要加热的水的质量为:5kf物理好资源网(原物理ok网)

$50 \times 1 = 50$千克5kf物理好资源网(原物理ok网)

太阳能热水器需要加热的水的温度变化为:5kf物理好资源网(原物理ok网)

(65 - 15)℃ = 50℃5kf物理好资源网(原物理ok网)

太阳能热水器需要加热的水的内能为:5kf物理好资源网(原物理ok网)

$50 \times 4.2 \times 50 = 10500$千焦耳5kf物理好资源网(原物理ok网)

太阳能热水器需要的时间为:5kf物理好资源网(原物理ok网)

$3.6 \times 10^{6} \div (10500 \times 70\%) = 72$天5kf物理好资源网(原物理ok网)

所以,太阳能热水器需要72天才能将一桶50升的水从15℃加热到65℃。5kf物理好资源网(原物理ok网)


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