Question

某一型號的自動電熱水器，額定容量30L，額定功率3kW，裝滿20℃的水，正常工作45min，將水加熱到80℃，求：
（1）電熱水器在正常工作時，能量是如何轉化的？
（2）這段時間內水箱中的水吸收多少熱量？
（3）這段時間內電熱水器共消耗多少電能？
（4）電熱水器的效率．

Answer 1

分析：（1）從電流通過電熱水器做功的實質回答；
（2）從銘牌知道電熱水器的容積即裝滿水的體積，利用密度公式求水的質量；又知道水的溫度升高值和水的比熱容，根據吸熱公式求水吸收的熱量；
（3）正常工作時電熱水器的實際功率和額定功率相等，根據W=Pt求出這段時間內電熱水器共消耗的電能；
（4）電熱水器消耗的電能轉化為水的內能，根據效率公式求出電熱水器的效率．

解答：解：（1）電流通過電熱水器做功，消耗電能，轉化為內能，被水吸收；
（2）電熱水器裝滿水的體積：
v=30L=3×10^-2m³，
水的質量：
m=ρ_水v=1×10³kg/m³×3×10^-2m³=30kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m△t=4.2×10³J/（kg?℃）×30kg×（80℃-20℃）=7.56×10⁶J；
（3）這段時間內電熱水器共消耗的電能：
W=Pt=3000W×45×60s=8.1×10⁶J；
（4）電熱水器消耗電能產生的熱量：
Q=W=8.1×10⁶J，
電熱水器的效率：
η=

Q吸

Q

=

7.56×106J

8.1×106J

≈93.3%．
答：（1）電能轉化為內能；
（2）這段時間內水箱中的水吸收的熱量為7.56×10⁶J；
（3）這段時間內電熱水器共消耗的電能為8.1×10⁶J；
（4）電熱水器的效率約為93.3%．

點評：本題是一道電學與熱學的綜合應用題，涉及到了能量的轉化、質量的計算、熱量的計算、電功的計算、效率的計算，關鍵是公式及其變形式的靈活應用，計算過程要注意單位的換算．