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：
（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/]．

Answer

（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．
【解析】
（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-t）=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．