Question

11．榮榮同學(xué)家安裝了一臺(tái)太陽(yáng)能熱水器，晴天可利用太陽(yáng)能集熱，陰雨天可用電輔助加熱，銘牌如表所示，求：

額定電壓220V	容積100L
額定功率1650W	頻率50Hz

（1）太陽(yáng)能熱水器貯滿水，水溫從20℃升高到50℃時(shí)，需要吸收多少熱量？
（2）用電加熱時(shí)，熱水器正常工作的電流有多大？
（3）貯滿水的熱水器，陰天里要使水溫從20℃升高到50℃，其中55%的熱量是由電來(lái)輔助提供的，則熱水器正常工作時(shí)需要加熱多長(zhǎng)時(shí)間？（不計(jì)熱量損失）．

Answer 1

分析 （1）知道太陽(yáng)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Q_吸=cm（t-t₀）求水吸收的熱量；
（2）熱水器正常工作的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI求出熱水器正常工作的電流；
（3）根據(jù)效率公式求出由電來(lái)輔助提供的熱量，又知道電功率的大小，利用P=$\frac{W}{t}$求出加熱時(shí)間．

解答 解：（1）水的體積：
V=100L=100dm³=0.1m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.1m³=100kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×10⁷J；
（2）由P=UI可得，熱水器正常工作的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1650W}{220V}$=7.5A；
（3）由電來(lái)輔助提供的熱量：
Q=Q_吸×55%=1.26×10⁷J×55%=6.93×10⁶J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，需要的加熱時(shí)間：
t=$\frac{Q}{P}$=$\frac{6.93×{10}^{6}J}{1650W}$=4.2×10³s=70min．
答：（1）太陽(yáng)能熱水器貯滿水，水溫從20℃升高到50℃時(shí)，需要吸收1.26×10⁷J的熱量；
（2）用電加熱時(shí)，熱水器正常工作的電流有7.5A；
（3）熱水器正常工作時(shí)需加熱70min．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與實(shí)際生活相聯(lián)系，使學(xué)生覺(jué)得學(xué)了物理有用，從銘牌表上得到相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵，要注意單位的換算．