某型号电水壶的铭牌、电路图如图所示,R为加热器,温控器S是一个双金属片温控开关,当温度较低时,其处于闭合状态,加热器加热.当水沸腾后,会自动断开进入保温状态,从而实现了自动温度开关控制,若加热器电阻阻值随温度改变而发生的变化和能量损失可忽略不计.
则:(1)电水壶正常工作时,其加热电阻的阻值是多大?
(2)当电水壶处于保温状态时,通过加热器的电流是0.2A,则保温功率为多少?
(3)如果因为机械故障,水壶错用保温档烧水.试用计算说明,加热10min后,该壶有可能将装满的,初温为40℃的水烧开吗?(电能转化为内能时没有能量损失? 气压为标准大气压)
网友回答
解:(1)当开关闭合时,处于加热状态,电路为R加热的简单电路,正常工作时电热器的功率为1100W,
由P=可得,加热电阻的阻值:
R加热===44Ω;
(2)当开关断开时,处于保温状态,保温功率:
P保温=UI=220V×0.2A=44W;
(3)由ρ=可得,水的质量为:
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
标准大气压下水的沸点是100℃,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103kg/m3×2kg×(100℃-40℃)=5.04×105J,
电水壶以保温功率工作,10min消耗电能产生的热量:
Q电=W=P保温t=44W×10×60s=2.64×104J,
∵Q吸>Q电,
∴不能烧开.
答:(1)电水壶正常工作时,其加热电阻的阻值是44Ω;
(2)保温功率为44W;
(3)水壶错用保温档烧水,加热10min后,不能把装满初温为40℃的水烧开.
解析分析:(1)当开关闭合时,处于加热状态,电路为R加热的简单电路,电热水器正常工作时的功率和额定功率相等,根据P=求出加热电阻的阻值;
(2)当开关断开时,处于保温状态,根据P=UI求出保温功率;
(3)装满水时水的体积和电水壶的容积相等,根据密度公式求出水的质量,再根据Q吸=cm(t-t0)求出烧开水时水吸收的热量,再根据W=Pt求出保温时消耗的电能产生的热量,然后两者相比较即可判断是否可以烧开水.
点评:本题考查了电功和热量的综合计算,涉及到电功率公式和密度公式、吸热公式、电功公式的应用,关键是电水壶加热状态和保温状态的判断,要注意标准大气压下水的沸点是100℃.