Question

9．如圖所示的裝置很有創意：它將比較耗水的洗衣機和同樣耗水但不太講究水質的馬桶連在一起：上部是洗衣機（有關技術參數見銘牌），下部是馬桶，中間設有儲水箱．洗衣機還設有加熱功能，（銘牌上水的加熱功率已模糊），洗滌前先將水加熱到適宜溫度，可以提高洗滌效果．

××滾筒式洗衣機
電壓/V	220
洗衣功率/W	200
脫水功率/W	330
最大洗滌容量/kg	5
水加熱功率/W	█

（1）請問這種設計的優點：用洗衣水用來沖廁可以節水；（請至少說出一個觀點）
（2）求洗衣機脫水時的正常工作電流？
（3）某次洗衣時，首次進水量為20L，加熱時電能的80%轉化為水的內能，正常加熱14min水的溫度升高10℃就達到設定要求．若設定一個“洗滌：14min，脫水：2min”的工作程序，則該洗衣機完成這次洗衣所耗電能約為多少度？[得數保留兩位小數，c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）從節水方面分析，洗衣水用來沖廁；洗衣機設有加熱功能，提高洗滌效果；
（2）洗衣機脫水時正常工作的功率和額定功率相等，根據P=UI求出正常工作時的電流；
（3）知道水的質量、水的比熱容、水的溫度升高值，利用Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量，再根據η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出消耗的電能．根據W=Pt求出洗衣機洗滌和脫水時消耗的電能，最后求出它們的和．

解答 解：（1）這種設計的優點之一：用洗衣水用來沖廁可以節水；
（2）由表格數據可知，洗衣機脫水時的功率P_脫水=330W，電壓U=220V，
由P=UI可得，正常工作時的電流：
I=$\frac{{P}_{脫水}}{U}$=$\frac{330W}{220V}$=1.5A；
（3）進水量為20L，即V=20L=0.02m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得：水的質量m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.02m³=20kg，
則水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×20kg×10℃=8.4×10⁵J；
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$可得加熱水消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{80%}$=1.05×10⁶J，
由P=$\frac{W}{t}$可知洗衣機洗滌和脫水時消耗的電能：
W′=P_洗滌t_洗滌+P_脫水t_脫水=200W×14×60s+330W×2×60s=2.076×10⁵J；
所以，W_總=W+W′=1.05×10⁶J+2.076×10⁵J=1.2576×10⁶J≈0.35kW•h．
答：（1）用洗衣水用來沖廁可以節水；
（2）洗衣機脫水時的正常工作電流為1.5A；
（3）則該洗衣機完成這次洗衣所耗電能約為0.35度．

點評 這是一道電熱綜合題，考查了熱量公式和電功率公式的應用，關鍵是電功率的公式及其變形，最容易出錯的是溫度升高到和溫度升高了，這是兩個截然不同的概念．