Question

我們生活的雞西市，到了冬季，因日照時間短，太陽能熱水器的水達不到所需溫度．為此人們研制了太陽能、電能兩用熱水器．大鵬家最近就安裝一臺這樣的兩用熱水器，如圖所示．銘牌如下：

XX牌熱水器
型號V-55	額定容積 100L
額定電壓220V	額定頻率50Hz
額定功率1500W	防水等級△

（1）太陽能熱水器貯滿水，水溫從20℃加熱到50℃時需要吸收多少熱量？（1L=10^-3m³）
（2）大鵬將水箱裝滿水，只使用電加熱器將水從20℃加熱到50℃時，需加熱器正常工作多長時問？（設電能全部轉化為熱能）
（3）在上述（2）情況下．加熱器正常工作實際用了3h．則此熱水器的效率為多少？
（4）僅就太陽能熱水器與電熱水器相比有哪些優點？（寫一條即可）

Answer 1

【答案】分析：（1）從銘牌知道水的體積，利用密度公式求水的質量，又知道水的初溫和末溫，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）求出了水吸收的熱量，由題知電能全部轉化為熱能，即Q_吸=W_電，從銘牌中知道熱水器的額定功率，因為熱水器正常工作，加熱功率P=P_額，再利用P=求加熱時間；
（3）水吸收的熱量為有用能量，加熱器正常工作3h消耗的電能為總能量，利用效率公式求熱水器的效率；
（4）太陽能熱水器用的是太陽能，電熱水器消耗的是電能，從節約能源方面分析．
解答：解：（1）水的體積：
v=100L=100×10^-3m³，
水的質量：
m=ρv=1×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（50℃-20℃）
=1.26×10⁷J；
（2）若電能全部轉化為熱能，即Q_吸=W_電，
∵熱水器正常工作，
∴P=P_額=1500W，
∵P=，
∴加熱時間：
t===8400s=140min；
（3）∵W_總=Pt′=1500W×3×3600s=1.62×10⁷J；
∴熱水器的效率：
η==≈77.8%；
（3）電熱水器消耗電能轉化為內能，被水吸收，使水的溫度升高；太陽能熱水器是將太陽能（屬于可再生能源，取之不盡）轉化為內能，相比之下節約了能源（電能）．
答：（1）太陽能熱水器貯滿水，水溫從20℃加熱到50℃時需要吸收1.26×10⁷J；
（2）需加熱器正常工作140min；
（3）此熱水器的效率約為77.8%；
（4）節約能源．
點評：本題考查了學生對密度公式、吸熱公式、效率公式、電功率公式的掌握和運用，計算時注意單位統一，雖然100L水和100kg水的量相等，但不能寫成100L=100kg！