目前市場(chǎng)上有一種熱水器叫做“空調(diào)熱水器”,又名“冷氣熱水器”,顧名思義,就是可同時(shí)提供空調(diào)制冷和熱水供應(yīng)的熱水器.其最大的好處是相比傳統(tǒng)的電熱水器和燃?xì)鉄崴鳎@種熱水器非常節(jié)能.其原理與普通的空調(diào)相似,如圖所示.
1、根據(jù)圖簡述這種熱水器的工作原理.
2、以下為某種品牌的三種型號(hào)“空調(diào)熱水器”的測(cè)定參數(shù)(在環(huán)境溫度20℃,迸水溫度20℃時(shí)測(cè)定):
型號(hào) A B C
額定/最高出水溫度(℃) 55/60
輸入功率(kW) 1.2 1.7 2.8
電源 220V/50Hz
熱水產(chǎn)率(L/h)(△t=35±1℃) 120 170 280
環(huán)境溫度范圍(℃) -10-50
請(qǐng)根據(jù)上表數(shù)據(jù)計(jì)算或分析:
(1)根據(jù)型號(hào)A的熱水產(chǎn)率,計(jì)算說明為什么這種“空調(diào)熱水器”比傳統(tǒng)的電熱水器更節(jié)能[水的比熱容c=4.2×103J/(kg?℃)];
(2)這種熱水器有一種性能參數(shù)叫做“能效比”,其定義為:當(dāng)水吸收Q的熱量,電流所做的功為W時(shí),能效比η=Q/W.A型熱水器的為多少?
3、若B型與其他兩種型號(hào)的能效比相同,而出水溫度只要求達(dá)到45℃時(shí),它的實(shí)際熱水產(chǎn)率會(huì)是多少?
分析:1、根據(jù)這種熱水器的結(jié)構(gòu)圖和物體的變化(液化、汽化)簡述工作原理;
2、(1)由表可知A型熱水器工作1h加熱水的體積和溫度的變化,根據(jù)密度公式和吸熱公式求出水吸收的熱量,根據(jù)W=Pt求出熱水器1h消耗的電能,傳統(tǒng)電熱水器消耗的電能和水吸收的熱量相等,然后比較兩者消耗的電能關(guān)系即可得出這種電熱水器更節(jié)能的原因;
(2)根據(jù)“能效比”的定義即可求出能效比的大;
3、根據(jù)能效比的定義表示出水吸收熱量和消耗電能之間的關(guān)系即可求出B型實(shí)際熱水產(chǎn)率.
解答:解:(1)壓縮機(jī)將氣態(tài)工作物質(zhì)壓縮,使其在冷凝器內(nèi)液化,并放出熱量,傳遞給需要加熱的水;液化后的工作物質(zhì)經(jīng)膨脹閥后體積膨脹,壓強(qiáng)減小后汽化,降低自身溫度后,從流過蒸發(fā)器內(nèi)的空氣中吸收熱量,使空氣溫度降低,形成冷氣后吹出;
2、(1)查表得A型熱水器工作1h可以將V=120L=120×10-3m3的水溫度升高△t=35℃,
則水吸收的熱量為:
Q=cm△t=cρV△t=4.2×103J/(kg?℃)×1.0×103kg/m3×120×10-3m3×35℃=1.76×107J,
熱水器1h消耗的電能(電流所做的功)為:
W=Pt=1.2×103W×3600s=4.32×106J,
而如果使用傳統(tǒng)電熱水器,消耗的電能為W′=Q=1.76×107J,
因?yàn)閃′>W(wǎng),
所以這種熱水器更節(jié)能.
(2)A型熱水器的能效比:
η=
Q
W
=
1.76×107J
4.32×106J
≈4.07;
3、由能效比的定義可得:
Q′=ηW′即cm(t2-t1)=cρV2′(t2-t1)=ηP2t,
熱水器工作1h提供的熱水體積為:
V2′=
ηP2t
cρ(t2-t1)
=
4.07×1.7×103W×3600s
4.2×103J/(kg?℃)×1.0×103kg/m3×(45℃-20℃)
≈0.237m3=237L.
答:1、壓縮機(jī)將氣態(tài)工作物質(zhì)壓縮,使其在冷凝器內(nèi)液化,并放出熱量,傳遞給需要加熱的水;液化后的工作物質(zhì)經(jīng)膨脹閥后體積膨脹,壓強(qiáng)減小后汽化,降低自身溫度后,從流過蒸發(fā)器內(nèi)的空氣中吸收熱量,使空氣溫度降低,形成冷氣后吹出;
2、(1)這種“空調(diào)熱水器”比傳統(tǒng)的電熱水器更節(jié)能計(jì)算過程如上所示;
(2)A型熱水器的能效比約為4.07;
3、B型實(shí)際熱水產(chǎn)率會(huì)約為237L.
點(diǎn)評(píng):本題考查了電功與熱量的綜合計(jì)算,涉及到物體的變化和熱量公式、密度公式、電功公式的應(yīng)用,關(guān)鍵是理解和應(yīng)用“能效比”的定義和知識(shí)的遷移(電熱水器和電冰箱、空調(diào)機(jī)的工作原理).
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(2011?宜昌)目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種新型熱水器--空氣能熱水器,也稱空氣源熱水器,它是通過吸收空氣中的熱量來制造熱水的“熱量搬運(yùn)”裝置.其工作原理是:空氣能熱水器在工作時(shí),吸收空氣中的能量為Q1,消耗的電能為Q2,通過熱交換使熱水得到的能量為Q3,即Q3=Q1+Q2.所以它的熱效率(Q3/Q2的比值)可以達(dá)到300%~500%.問:
(1)若電熱水器的熱效率是80%,空氣能熱水器的熱效率是400%,現(xiàn)將100kg的水從15℃加熱到55℃,使用電功率都是1400W的電熱水器和空氣能熱水器分別耗電多少?所用時(shí)間分別是多少?(水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃))
(2)請(qǐng)你根據(jù)以上計(jì)算說明,空氣能熱水器與電熱水器相比,有哪些優(yōu)點(diǎn)?

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 。2)請(qǐng)你根據(jù)以上計(jì)算說明,空氣能熱水器與電熱水器相比,有哪些優(yōu)點(diǎn)?

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科目:初中物理 來源:2013年湖南省衡陽市中考物理一模試卷(解析版) 題型:解答題

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