Question

4．即熱式電熱水器是一種新型的節(jié)能環(huán)保型的熱水器，如圖甲所示．無論外界的水溫、水壓、流量如何變化，熱水器內(nèi)的高精度溫度傳感器、流量傳感器馬上將水溫、水量數(shù)據(jù)傳遞給微電腦中央處理系統(tǒng)，調(diào)節(jié)相應(yīng)的加熱功率從而保證溫度恒定．小海家買了一個(gè)即熱式恒溫電熱水器，小海想測量一下它的效率，于是他測出了當(dāng)天水溫為20℃，把其它電器都關(guān)閉，熱水器的溫度設(shè)定為40℃，流量為3L/min，加熱一分鐘，小海觀察到如圖乙所示的電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了12轉(zhuǎn)，求：
（1）一分鐘內(nèi)流出的水要達(dá)到要求的溫度需要吸收多少熱量？
（2）這個(gè)熱水器此時(shí)的實(shí)際功率多大？
（3）這個(gè)熱水器的加熱效率是多大？
（4）這種即熱式熱水器的功率較大，請(qǐng)你提出一個(gè)合理安裝建議必須有接地線．

Answer 1

分析 （1）知道熱水器的流量可求1min流出水的體積，根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）120r/min表示：每消耗1kW•h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過120r，據(jù)此求出電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了12轉(zhuǎn)消耗的電能，利用P=$\frac{W}{t}$求出這個(gè)熱水器此時(shí)的實(shí)際功率；
（3）根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出這個(gè)熱水器的加熱效率；
（4）根據(jù)安全用電的原則進(jìn)行解答．

解答 解：（1）1min內(nèi)流出水的體積：
V=3L/min×1min=3L=3dm³=3×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×3×10^-3m³=3kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×3kg×（40℃-20℃）=2.52×10⁵J；
（2）加熱1min，標(biāo)有120r/kW•h的電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)12轉(zhuǎn)，則消耗的電能為：
W=$\frac{12r}{120r/kW•h}$=0.1kW•h=3.6×10⁵J，
這個(gè)熱水器此時(shí)的實(shí)際功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.6×1{0}^{5}J}{60s}$=6000W；
（3）該熱水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{2.52×1{0}^{5}J}{3.6×1{0}^{5}J}$×100%=70%；
（4）即熱式熱水器安裝時(shí)的建議：①必須有接地線，②有漏電保護(hù)開關(guān)，③使用允許長期負(fù)載電流較大的銅芯導(dǎo)線等．
答：（1）一分鐘內(nèi)流出的水要達(dá)到要求的溫度需要吸收2.52×10⁵J的熱量；
（2）這個(gè)熱水器此時(shí)的實(shí)際功率為6000W；
（3）這個(gè)熱水器的加熱效率是70%；
（4）必須有接地線．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功與熱量的綜合計(jì)算，涉及到密度公式、吸熱公式、電功率公式、效率公式的應(yīng)用和安全用電的常識(shí)，理解電能表參數(shù)的含義是關(guān)鍵．