Question

16．小偉家新買了一個家用電熱水壺，其有關的技術(shù)參數(shù)如表所示，他根據(jù)自己所學的相關物理知識想對新水壺進行一下驗證，于是在家里做起了實驗．他先把水倒入水壺標定容量處，用溫度計測出水的初溫是20℃，然后接通電源，同時開始記錄時間，他發(fā)現(xiàn)5min水便燒開了（設當時的氣壓為一標準大氣壓）．

型號	T-76
額定電壓	220V
額定頻率	50Hz
額定功率	1000W
額定容量	0.8L
重量	0.72kg

（1）燒開這壺水吸收了多少熱量？[1L=10^-3m³；c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）電熱水壺消耗了多少電能？
（3）比較（1）、（2）兩問所得的數(shù)據(jù)，你認為合理嗎？原因是什么？（寫出一種即可）

Answer 1

分析 （1）由銘牌可知電水壺的標定容量即水的體積，利用密度公式變形即可求出水的質(zhì)量，1標準大氣壓下水的沸點是100℃，再根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）電熱水壺正常工作時的功率和額定功率相等，根據(jù)P=Wt求出電熱水壺消耗的電能；
（3）比較兩個數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，電功大，水吸收的熱量小，可以從電能在傳遞過程中的利用率方面考慮．

解答 解：（1）由表格數(shù)據(jù)可知：水的體積V=0.8L=0.8×10^-3m³，
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×0.8×10^-3m³=0.8kg，
1標準大氣壓下水的沸點是100℃，則水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×0.8kg×（100℃-20℃）
=2.688×10⁵J；
（2）電水壺正常工作時的功率為1000W，5min消耗的電能：
W=Pt=1000W×5×60s=3×10⁵J；
（3）分析計算結(jié)果可知，電熱水壺消耗的電能大于燒開這壺水吸收的熱量；
如果不考慮熱量散失，消耗的電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，二者相等，實際是壺體本身需要吸收熱量、存在熱量散失的，故吸收的熱量不可能等于消耗的電能，所以合理．
答：（1）燒開這壺水吸收的熱量為2.688×10⁵J；
（2）電熱水壺消耗電能為3×10⁵J；
（3）原因是燒水時熱量有損失或壺體本身要吸熱．

點評 本題是一道電學與熱學的綜合應用題，涉及到了密度公式和吸熱公式、電功公式的應用，綜合性強；與生活相連，使學生覺得學了物理有用．