Question

20．如圖甲所示是一種常見的電熱水袋，圖乙是它的結構示意圖，其性能指標如下表所示．請完成下列各題：

額定電壓	額度加熱功率	指示燈功率	袋內充水	自動斷電溫度
220V	500W	≤0.2W	1L	65℃

（1）如果溫控開關失靈，水溫超過預定溫度而不切斷電源，熱水袋會內部壓強過高而爆炸．為了更加安全，有的電熱水器里使用雙重溫控開關保護，也就是把兩個溫控開關串聯起來使用．
（2）給它通電，當達到斷電溫度時，水共吸收了2.1×10⁵J的熱量，袋內水的初溫是多少？
（3）電熱水袋此次在額定電壓下通電10分鐘指示燈熄滅，則電熱水袋的發熱效率是多少？

Answer 1

分析 （1）根據題意描述中確定雙重開關的關系分析解答；
（2）利用密度公式結合水的密度和容積求出水的質量；利用水的吸熱公式和比熱容、吸收的熱量求解初溫；
（3）利用水吸收的熱量和消耗的電能，根據效率公式求出效率．

解答 解：（1）如果溫控開關失靈，水溫超過預定溫度而不切斷電源，熱水袋會內部壓強過高而爆炸．為了更加安全，有的電熱水器里使用雙重溫控開關保護，說明兩個溫控開關是相互影響的，故應該把兩個溫控開關串聯起來使用．
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的質量為：m=ρV=1000kg/m³×1×10^-3 m³=1kg；
根據Q=cm（t-t₀）可得：
t₀=t-$\frac{Q}{cm}$=65℃-$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×1kg}$=15℃；
（3）由P=$\frac{W}{t}$可得電熱水袋在額定電壓下通電10min消耗的電能為：
W=Pt=500W×10×60s=3×10⁵J，
則效率為：η=$\frac{Q}{W}$×100%=$\frac{2.1×1{0}^{5}J}{3×1{0}^{5}J}$×100%=70%．
答：（1）串．
（2）給它通電，當達到斷電溫度時，水共吸收了2.1×10⁵J的熱量，袋內水的初溫是15℃；
（3）電熱水袋此次在額定電壓下通電10分鐘指示燈熄滅，則電熱水袋的發熱效率是70%．

點評 此題考查了有關質量的計算、吸熱公式的運用、效率的求解，屬于綜合性較強的題目，但難度不大．注意單位處理．