Question

【題目】熱水器的“能效比”是衡量熱水器性能的指標之一。空氣源熱泵熱水器是新一代高“能效比”(“能效比”為熱泵機組產出的熱量與投入的電能之比)的熱水裝置，其工作原理簡化為如圖末－15所示。工作物質在蒸發器中吸收空氣的熱迅速汽化，通過消耗少量電能驅動的壓縮機將其壓縮成高溫高壓的氣體，在冷凝器內液化放出熱量，并對冷水加熱，使水溫升高，達到制熱水的目的。下表是某型號熱泵熱水器的部分參數，其中“65 L/h”表示此熱水器當進水溫度為15 ℃，出水溫度為55 ℃時，每小時可出熱水65 L。請你解答：

(1)65 L水溫度從15 ℃升高到55 ℃吸收的熱量_________。

(2)此熱水器正常工作1 h消耗的電能 __________。

(3)此熱水器的“能效比”____________100%(填“>”“＝”或“<”)。結合工作原理說明使用該熱水器比電熱水器節省費用的原因____________。

Answer 1

【答案】 1.092×107 J 2.772×106 J > 在熱泵熱水器中，水獲得的內能大部分來源于空氣，其余來源于電能，而空氣提供的內能是免費的。

【解析】水的體積為65L，故可得水的質量 m=ρv=1.0×103kg/m3×65×10﹣3m3=65kg；當水溫度從15℃升高到55℃時，水吸收的熱量Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×65kg×（55℃﹣15℃）=1.092×107J．

從表格可以得出額定輸入功率為770W，可得1h熱水器消耗的電能W=Pt=770W×1×3600s=2.772×106J．

因為“能效比”為熱泵機組產出的熱量與投入的電能之比，所以每小時，65L水溫度從15℃升高到55℃吸收的熱量為1.092×107J，而消耗的電能為2.772×106J．1.092×107J大于2.772×106J，所以熱水器的“能效比”大于100%；因為在熱泵熱水器中，水吸收的熱量有一大部分來源于空氣，然后通過消耗少量電能獲得，而電熱水器完全是電能轉化為內能的．