太阳能热水器以节能、环保等特点为很多家庭所使用,但是如果遇到阴雨连绵的天气,太阳能热水器的水就达不到所需要的温度.为此人们研制出了太阳能、电能两用热水器.小兰家就刚刚

发布时间:2020-07-29 08:10:18

太阳能热水器以节能、环保等特点为很多家庭所使用,但是如果遇到阴雨连绵的天气,太阳能热水器的水就达不到所需要的温度.为此人们研制出了太阳能、电能两用热水器.小兰家就刚刚安装了一台这样的热水器,如图所示,它的容积为120L.求:
(1)若此热水器装满20℃的水,要使水温升高到40℃,需要吸收多少热量?
(2)小兰从产品使用说明书中了解到,该电加热器的额定电压为220V,额定功率为2kW.若水箱中的水用电加热器来加热,仍使满箱水的温度从20℃升高到40℃,需要电加热器正常工作多长时间?(假定所消耗的电能全部转化为水的内能)
(3)若在上述情况下,电加热器正常工作,实际用了2h,则此电加热器的效率是多少?

网友回答

解:(1)由题知,水的体积:
v=120L=120×10-3m3=0.12m3
水的质量:
m=ρv=1.0×103kg/m3×0.12m3=120kg,
水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×120kg×(40℃-20℃)
=1.008×107J;
(2)由题知,W电=Q吸=1.008×107J,
∵P=,
∴加热时间:
t===5.04×103s=1.4h;
(3))∵W总=Pt′=2000W×2×3600s=1.44×107J,
∴电加热器的效率:
η===70%;
答:(1)水吸收热量为1.008×107J;
(2)电加热器正常工作1.4h;
(3)电加热器的效率是70%.

解析分析:(1)从题知电加热器的容积(水的体积),利用密度公式求水的质量,又知道水的初温和末温,利用吸热公式求水吸收的热量;(2)求出了水吸收的热量,由题知电能全部转化为热能,即Q吸=W电,知道电加热器的额定功率,因为电加热器正常工作,加热功率P=P额,再利用P=求加热时间;(3)水吸收的热量为有用能量,电加热器正常工作2h消耗的电能为总能量,利用效率公式求电加热器的效率.

点评:本题考查了学生对密度公式、吸热公式、效率公式、电功率公式的掌握和运用,计算时注意单位统一,虽然120L水和120kg水的量相等,但不能写成120L=120kg!
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