Question

某工廠設計了兩種淋浴器，一種是淋浴時電流直接對流動的水加熱；另一種則是備有水箱，待水箱中的水加熱至合適的溫度后再供淋浴，按一般淋浴要求：淋浴器水流量約為10L/min，合適的水溫約50℃，用水時間約為5min，加熱前的水溫按20℃考慮，一般家庭供電電路允許的最大電流為20A．請根據以上情況和要求完成：
（1）按淋浴器用水的流量為10L/min，每分鐘用水多少kg？
（2）電加熱器的效率為70%，他一次淋浴約消耗多少電能？
（3）通過具體的計算，結合數據分析論證哪一種淋浴器不適合一般家庭選用？

Answer 1

【答案】分析：（1）根據體積計算質量，利用公式m=ρV，但要注意單位要統一．
（2）消耗的電能是總功，在已知效率的情況下，需要先求出有用功，即水升溫吸收的熱量，可以利用吸熱公式來計算．
（3）這一問題應該結合家庭電路來考慮，因為前面已經求出了消耗的電能，又知道了時間，便可以求出用電器的功率，然后與實際生活中家庭電路中用電器的功率進行比較，即可得出正確的判斷．
解答：解：（1）淋浴器每分鐘用水體積為：V=10L/min×1min=10L=10^-2m³
用水質量為：m=ρV=1×10³kg/m³×10^-2m³=10 kg
答：淋浴器每分鐘用水質量為10kg．
（2）一次淋浴需要5min，水從20℃升高到50℃需要吸收的熱量為：Q=cm（t-t）=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×5×（50℃-20℃）=6.3×10⁶J
因為電加熱效率是70%，所以消耗的電能：W===9×10⁶J
答：一次淋浴約消耗電能是9×10⁶J．
（3）若選用電流直接加熱，按一次淋浴消耗電能約9×10⁶J，而每次淋浴時間5min則電路提供的電功率為：P===30000W=30kW
一般家庭不可能達到30kW電功率，所以電流直接加熱型電熱淋浴器不適合．
點評：電熱綜合題是中考物理必考內容，所以在平時的訓練中一定要增加訓練量及訓練難度，只有這樣才能應付各種類型的電熱綜合題．那么解答這類題的要點就是要明確熱量的計算有兩部分：一是吸放熱公式，二是熱值計算公式；電熱的計算只有焦耳定律的應用．同時還要明確效率的應用，有用功部分就是確實消耗的部分，總功部分就是能量的來源部分，它們的比值就是效率大小．抓住這些要點是解答此類題的關鍵．