Question

9．近年來，冬季取暖有了新方法：利用石墨烯電熱涂料供暖．涂料通電發熱后，通過熱傳遞方式改變房間內空氣的內能．一間空房的地面面積是14m²，高為3m，在房間的三面墻上各涂有某品牌石墨烯電熱涂料1m²，該涂料的單位發熱功率為1200W/m²．現同時給它們通電，5min內可使室溫升高10℃，此過程中房間內平均每秒鐘損失的熱量是1780J．[空氣密度為1.3kg/m³、空氣比熱容為1.0×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）做功和熱傳遞是改變物體內能的兩種途徑，熱傳遞是能量的轉移，做功是能量的轉化．
（2）根據P=$\frac{W}{t}$可求得消耗總電能，利用ρ=$\frac{m}{V}$可求空氣質量，利用Q=cm△t可求空氣吸收的熱量，再利用W-Q可求得損失的熱量．

解答 解：（1）水地暖改變房間內的溫度是通過能量的轉移，故發生了熱傳遞；
（2）已知該涂料的單位發熱功率為1200W/㎡．空房的地面面積是14㎡，
則P=1200W/㎡×3㎡=3600W，
由P=$\frac{W}{t}$可得，消耗總電能，
W=Pt=3600W×5×60s=1.08×10⁶J，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，m_空氣=ρ_空氣V=ρ_空氣Sh=1.3kg/m³×14㎡×3m²=54.6kg，
空氣吸收的熱量Q_吸=c_空氣m_空氣△t=1.0×10³J/（kg•℃）×54.6kg×10℃=5.46×10⁵J．
損失的熱量Q_損失=W-Q_吸=1.08×10⁶J-5.46×10⁵J=5.34×10⁵J．
損失的熱量Q=$\frac{5.34×1{0}^{5}J}{300s}$=1780J．
故答案為：熱傳遞；1780．

點評 本題以“水地暖”為物理情景，考查了改變物體內能的方式和熱量的計算，同時考查了根據題目提供信息分析解決問題的能力，有一定的難度．