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10m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1500W),若不计热损失,加热这些水需要多长时间?[g=10N/kg,C水=4.2×103J/(kg?℃)].
网友回答
解:(1)水的重力为:
G=mg=100kg×10N/kg=1000N,
需要对水做的功为:
W=Gh=1000N×10m=1×104J;
(2)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(60℃-10℃)=2.1×107J;
(3)根据题意有Q吸=W=2.1×107J,
根据P=得:
t===1.4×104s.
答:(1)把这些水从地面输送到屋顶的热水器中,需要对水做1×104J的功;
(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1.4×104s的时间.
解析分析:(1)知道水的质量,可利用重力公式G=mg求水的重力,又知道水上升的高度,再利用功的公式W=Gh求对水做的功;
(2)知道水的质量、水的比热容、水温度的变化,利用吸热公式Q吸=cm△t求水要从太阳那里吸收的热量;
(3)电辅助设备加热产生的热量和水吸收的热量相等,根据W=Pt求出加热这些水需要的时间.
点评:本题考查了做功、热量和焦耳定律的计算,与实际生活相联系,使学生认识到学了物理有用,属于中考常见题型.