Question

11．空氣能熱水器是通過吸收空氣中的熱量來加熱水的“熱量搬運”裝置，空氣能熱水器在工作時，吸收空氣中的能量為Q，消耗的電能為W，通過熱交換使水吸收的熱量為Q_吸，則有Q_吸=Q+W，已知某型號空氣能熱水器的熱效率是1400W，工作時消耗的電能W是水吸收熱量Q_吸的$\frac{1}{4}$，當用此熱水器將80kg的水從5℃加熱到55℃時[水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），干木柴的熱值為1.2×10⁷J/kg]．求：
（1）水吸收的熱量；
（2）水吸收的熱量相當于完全燃燒多少千克的干木柴所放出的熱量；
（3）空氣能熱水器完成上述加熱過程所用的時間．

Answer 1

分析 （1）知道水的質(zhì)量、初溫和末溫，根據(jù)公式Q=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）再根據(jù)公式Q=mq求出燃燒干木材的質(zhì)量；
（3）根據(jù)工作時消耗的電能與水吸收熱量的關系，求出熱水器放出的熱量，又知道電功率，根據(jù)公式W=Pt求出加熱時間．

解答 解：
（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×80kg×（55℃-5℃）=1.68×10⁷J；
（2）由題知，Q_吸=Q_放，
根據(jù)Q_放=mq可知，
需要干木柴的質(zhì)量：
m′=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{1.2×1{0}^{7}J/kg}$=1.4kg；
（3）根據(jù)消耗的電能W是水吸收熱量Q_吸的$\frac{1}{4}$可知，
電熱水器放出的熱量：
W=$\frac{1}{4}$Q_吸=$\frac{1}{4}$×1.68×10⁷J=4.2×10⁶J，
根據(jù)W=Pt可知空氣能熱水器完成上述加熱過程所用的時間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{1400W}$=3×10³s．
答：
（1）水吸收的熱量為1.68×10⁷J；
（2）需要完全燃燒1.4kg干木柴；
（3）空氣能熱水器用時3×10³s．

點評 空氣能熱水器屬于新產(chǎn)品，針對新產(chǎn)品，重大事件設計物理問題，都是中考的熱點，一定要關注．