Question

小華家屋頂上有一臺(tái)太陽(yáng)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(duì)這些水做多少功？
（2）假如熱水器接收到的太陽(yáng)能有50%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，則使一箱水溫度從15℃升高到65℃需要接收多少太陽(yáng)能？（C_水=4.2×10³J/（kg?℃））
（3）太陽(yáng)能熱水器是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的裝置，請(qǐng)說(shuō)出使用太陽(yáng)能熱水器有什么優(yōu)缺點(diǎn)？（各說(shuō)一條即可）

Answer 1

解：（1）水箱內(nèi)水的體積：
v=150L=150×10^-3m³，
水箱內(nèi)水的質(zhì)量：
m=ρv=1.0×10³kg/m³×150×10^-3m³=150kg，
水箱內(nèi)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(duì)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(yáng)能為：
Q===6.3×10⁸J．
答：需要接收的太陽(yáng)能為6.3×10⁸J．
（3）由題可知，使用太陽(yáng)能可以節(jié)能，安全且無(wú)污染，但雨天或陰天時(shí)無(wú)法使用．
優(yōu)點(diǎn)：使用太陽(yáng)能可以節(jié)約電能等，且無(wú)污染；
缺點(diǎn)：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(zhì)量，求出了水的質(zhì)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(nèi)做的功．
（2）知道水的比熱容、質(zhì)量和溫度變化，可利用公式Q_吸=Cm△t計(jì)算水吸收的熱量，熱水器接收到的太陽(yáng)能有50%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，可利用公式Q=計(jì)算接收的太陽(yáng)能．
（3）太陽(yáng)的優(yōu)點(diǎn)很多，如太陽(yáng)能作為一種新能源，它與常規(guī)能源相比有三大特點(diǎn)：
第一：它是人類(lèi)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(wú)論何處都有太陽(yáng)能，可以就地開(kāi)發(fā)利用，不存在運(yùn)輸問(wèn)題，尤其對(duì)交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)更具有利用的價(jià)值．
第三：太陽(yáng)能是一種潔凈的能源．在開(kāi)發(fā)利用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣、也沒(méi)有噪音，更不會(huì)影響生態(tài)平衡．絕對(duì)不會(huì)造成污染和公害．
但雨天或陰天時(shí)無(wú)法使用．
點(diǎn)評(píng)：學(xué)生對(duì)密度公式、吸熱公式、效率公式的掌握和運(yùn)用，及其使用太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)缺點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，知識(shí)面廣，難度大，要求學(xué)生要掌握各方面的知識(shí)，才能解決綜合性的問(wèn)題．計(jì)算時(shí)注意單位統(tǒng)一．