Question

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：

集热面积（m^2）		1.41
容量（L）		100
辅助加热系统	额定电压（V）	220
	额定功率（W）	1500
	频率（Hz）	50
	最高温度（℃）	70±5

（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）下雨时，改用热水器中的电辅助设备加热，若不计热损失，加热这些水需多长时间？[g=10N/kg，c_水=4.2×10³J/]．

Answer

（1）知道水的质量，利用重力公式求水的重力，又知道输送的高度，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、水温度的升高值，利用吸热公式Q吸=cm△t求水要从太阳那里吸收的热量；
（3）改用热水器中的电辅助设备加热，若不计热损失，W电=Q吸，再利用P=求加热时间．
【解析】
（1）对水做的功：
W=Gh=mgh=100kg×10N/kg×10m=1×104J；
（2）水要从太阳那里吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（60℃-10℃）=2.1×107J；
（3）由题知，不计热损失，W电=Q吸=2.1×107J，
∵P=，
∴需要加热时间：
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）若不计热损失，加热这些水需1.4×104s．