Question

熱水器的“能效比”是衡量熱水器性能的指標之一．空氣源熱泵熱水器是新一代高“能效比”（“能效比”為熱泵機組產(chǎn)出的熱量與投入的電能之比）的熱水裝置，其工作原理簡化為如圖所示．工作物質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收空氣的熱迅速汽化，通過消耗少量電能驅(qū)動的壓縮機將其壓縮成高溫高壓的氣體，在冷凝器內(nèi)液化放出熱量，并對冷水加熱，使水溫升高，達到制熱水的目的．下表是某型號熱泵熱水器的部分參數(shù)，其中60L/h表示此熱水器當進水溫度為15℃，出水溫度為55℃時，每小時可出熱水60L．[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]

額定制熱水量	60L/h
額定電壓/頻率	220V/50Hz
額定輸入功率	770W
水箱型號	100L

（1）下列有關(guān)空氣源熱泵熱水器的說法，其中正確的是________（填序號）．
①在低溫工作物質(zhì)處，工作物質(zhì)從空氣中吸熱；
②在低溫工作物質(zhì)處，空氣從工作物質(zhì)中吸熱；
③在高溫工作物質(zhì)處，工作物質(zhì)從冷水中吸熱；
④由于電流的熱效應(yīng)，熱水吸收的熱量一部分來自于電流產(chǎn)生的熱量
（2）60L水溫度從15℃升高到55℃吸收的熱量是多少？
（3）此熱水器正常工作1h消耗的電能是多少？
（4）此熱水器的“能效比”________100%（＞、=、＜）．結(jié)合工作原理說明使用該熱水器比電熱水器節(jié)省費用的原因．

Answer 1

解：（1）分析空氣源熱泵的工作過程可知，在低溫工作物質(zhì)處，工作物質(zhì)從空氣中吸熱，然后在高溫工作物質(zhì)處，工作物質(zhì)從冷水中放熱，如此循環(huán)，使水的溫度不斷上升，在此過程中，電能只是用來驅(qū)動壓縮機的，沒有轉(zhuǎn)化成內(nèi)能；
故①符合題意；
（2）水的質(zhì)量 m=ρv=1.0×10³kg/m³×60×10^-3m³=60kg，
水吸收的熱量Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×60kg×（55℃-15℃）=1.008×10⁷J；
（3）熱水器消耗的電能W=Pt=770W×1×3600s=2.772×10⁶J；
（4）因為“能效比”為熱泵機組產(chǎn)出的熱量與投入的電能之比，所以每小時，60L水溫度從15℃升高到55℃吸收的熱量為1.008×10⁷J，而消耗的電能為2.772×10⁶J．
所以熱水器的“能效比”大于100%；
因為在熱泵熱水器中，水吸收的熱量大部分來源于空氣，然后通過消耗少量電能獲得，而空氣中的熱是不用消耗電能的；
故答案為：（1）①；
（2）60L水溫度從15℃升高到55℃吸收的熱量是1.008×10⁷J；
（3）此熱水器正常工作1h消耗的電能是2.772×10⁶J；
（4）＞；熱泵熱水器中，水獲得的內(nèi)能大部分來源于空氣，其余來源于電能，則空氣提供的內(nèi)能是免費的．
分析：（1）空氣源熱泵熱水器工作過程如下：
A．液態(tài)制冷劑經(jīng)過一段很細的毛細管緩慢地進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器迅速汽化，并從空氣中吸收熱量；
B．制冷劑汽化生成的蒸氣被壓縮機壓縮后變成高溫高壓的蒸氣進入冷凝器；
C．在冷凝器中，高溫高壓的蒸氣將熱量傳遞給冷水并發(fā)生液化；
制冷劑依此不斷循環(huán)流動，使水的溫度不斷上升；
（2）知道水的體積、水的比熱容、水的溫度升高值，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（3）已知熱水器的功率和正常工作時間，利用W=Pt即可求出1h消耗的電能；
（4）根據(jù)“能效比”為熱泵機組產(chǎn)出的熱量與投入的電能之比來分析此題．
點評：此題主要考查學生對熱量的計算和電功的計算的理解和掌握，空氣能熱水器屬于新產(chǎn)品，針對新產(chǎn)品，重大事件，都是中考的熱點，一定要關(guān)注．