Question

9．榮榮同學家安裝了一臺太陽能熱水器，晴天可利用太陽能集熱，陰雨天可用電輔助加熱，銘牌如下，
求：（1）太陽能熱水器貯滿水，水溫從20℃升高到70℃，需要吸收多少熱量？
（2）用電加熱時，熱水器正常工作的電流有多大？

額定電壓220V	容積100L
額定功率1650W	頻率50HZ

（3）貯滿水的熱水器，陰天里要使水溫從20℃升高到70℃，其中55%的熱量是由電來輔助提供的，則熱水器正常工作時需加熱多長時間？（不計熱量損失）

Answer 1

分析 （1）知道太陽能熱水器的容積，利用密度公式求水的質(zhì)量，又知道水的初溫和末溫、水的比熱容，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）由銘牌知道額定電壓和額定功率，利用P=UI求熱水器正常工作的電流；
（3）根據(jù)題意求出由電來輔助提供的熱量，又知道電功率的大小，利用t=$\frac{W}{P}$求加熱時間．

解答 解：（1）由表格可知：水的體積V=100L=0.1m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³㎏/m³×0.1m³=100㎏，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（㎏•℃）×100㎏×（70℃-20℃）=2.1×10⁷J；
（2）熱水器正常工作時由P=UI得：
此時電流I=$\frac{{P}_{額}}{U}$=$\frac{1650W}{220V}$=7.5A；
（3）由電來輔助提供的熱量：
Q=Q_吸×55%=2.1×10⁷J×55%=1.155×10⁷J，
需要的加熱時間：
t=$\frac{Q}{P}$=$\frac{1.155×1{0}^{7}J}{1650W}$=7×10³s≈116.7min．
答：（1）太陽能熱水器貯滿水，水溫從20℃升高到50℃時，需要吸收2.1×10⁷J的熱量；
（2）用電加熱時，熱水器正常工作的電流有7.5A；
（3）熱水器正常工作時需加熱116.7min．

點評 本題是一道電學與熱學的綜合應用題，與實際生活相聯(lián)系，使學生覺得學了物理有用，從銘牌表上得到相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵，注意100L≠100kg，必須利用密度公式計算．