Question

榮榮同學家安裝了一臺太陽能熱水器，晴天可利用太陽能集熱，陰雨天可用電鋪助加熱，銘牌如表所示，（C_水=4.2×10³J/（kg℃））

額定電壓220V	容積100L
額定功率2100W	頻率50Hz

（1）太陽能熱水器貯滿水，水溫從20℃升高到50℃時，需要吸收多少熱量？
（2）用電加熱時，熱水器正常工作的電流有多大？
（3）貯滿水的熱水器，陰天要使水溫從20℃升高到50℃，其中50%的熱量是由電來輔助提供的，則熱水器正常工作時需加熱多長時間？（不計熱量損失）

Answer 1

解：（1）水的體積：
v=100L=100×10^-3m³，
水的質量：
m=ρv=1.0×10³㎏/m³×100×10^-3m³=100㎏，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（㎏?℃）×100㎏×（50-20）℃=1.26×10⁷J；
（2）∵P=UI，P=P_額，
∴熱水器正常工作的電流：
I==≈9.5A；
（3）由電來輔助提供的熱量：
Q=Q_吸×50%=1.26×10⁷J×50%=6.3×10⁶J，
需要的加熱時間：
t===3000s=50min．
答：（1）太陽能熱水器貯滿水，水溫從20℃升高到50℃時，需要吸收1.26×10⁷J的熱量；
（2）用電加熱時，熱水器正常工作的電流有9.5A；
（3）熱水器正常工作時需加熱50min．
分析：（1）知道太陽能熱水器的容積，利用密度公式求水的質量，又知道水的初溫和末溫、水的比熱容，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）由銘牌知道額定電壓和額定功率，利用P=UI求熱水器正常工作的電流；
（3）根據題意求出由電來輔助提供的熱量，又知道電功率的大小，利用P=求加熱時間．
點評：本題是一道電學與熱學的綜合應用題，與實際生活相聯系，使學生覺得學了物理有用，從銘牌表上得到相關信息是本題的關鍵，注意100L≠100kg，必須利用密度公式計算．