Question

如圖所示是目前常用的一種家用電熱水壺，某校物理課外實踐活動小組的同學們為了了解一銘牌脫落的這種電熱水壺的性能，進行了下面的探究實驗：在壺中裝入1 kg水后開始通電加熱，每隔1分鐘測一次水溫，到第4分鐘時斷開電路．水溫開始下降，同樣也是每隔1分鐘測一次水溫，得到的數據如下表所示：

因盛水塑制容器的質量和比熱較小，實驗中活動小組的同學們未考慮其吸收和放出的熱量．請你根據該小組的同學們提供的數據粗略求出：

(1)將這壺水燒開所需時間．

(2)壺中水在前后4 min內吸收和放出的熱量．

(3)該電熱水壺的熱效率．

(4)該電熱水壺中電熱管的電功率．

Answer 1

答案：（1）從表格中可以看出，加熱過程中每分鐘升溫12.5℃，到第4分鐘時水溫已升至75℃，
在通常情況下，水溫升至100℃為燒開，則還需要的時間為

100℃?70℃

12.5℃/min

=2min，
所以，將這壺水燒開共需4min+2min=6min；
（2）壺中水在前4分鐘內水溫從25℃達到75℃，則水吸收的熱量：
Q吸=cm（t-t0）
=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（75℃-20℃）
=2.1×105J，
壺中水在后4分鐘內水溫從75℃降到67℃，則水放出的熱量：
Q放=cm（t-t′）
=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（75℃-67℃）
=3.36×104J；
（3）水在加熱的過程中吸熱的同時會散熱，近似情況下，散熱的多少即為水在后4分鐘放出的熱量，
所以，電熱水壺總共提供給水的熱量：
Q總=2.1×105J+3.36×104J=2.436×105J，
則熱效率：
η=

Q吸

Q總

×100%=

2.1×105J

2.436×105J

×100%≈86.2%；
（4）電熱水壺的電功率：
P=

Q總

t

=

2.436×105J

240s

=1050W．
答：（1）將這壺水燒開所需時間為6min；
（2）壺中水在前后4分鐘內吸收和放出的熱量分別為2.1×105J、3.36×104J；
（3）該電熱水壺的熱效率為86.2%；
（4）該電熱水壺中電熱管的電功率為1050W．