Question

5．某電水壺有加熱檔和保溫檔，現(xiàn)盛有2kg溫度為20℃的水，接在220V家庭電路給水加熱，通電10min水到達100℃，電水壺自動進入保溫狀態(tài)，它正常工作時的功率和時間的關(guān)系圖象如圖所示．（c_水=4.2×10³J/（kg•℃），試求：
（1）加熱過程中水吸收的熱量是多少？
（2）加熱時電水壺的熱效率是多少？
（3）保溫狀態(tài)下，電水壺消耗的電能是多少焦？

Answer 1

分析 （1）再根據(jù)Q=cm（t-t₀）求出瓶內(nèi)水吸收得熱量；
（2）由Q=W=Pt求出消耗電能產(chǎn)生的熱量，應(yīng)用效率公式可求出加熱時電熱水壺的熱效率．
（3）由W=Pt可以求出保溫狀態(tài)下消耗的電能．

解答 解：（1）內(nèi)水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J，
（2）由圖象可知，加熱時電熱水壺的功率P_加熱=1200W，則
10min消耗電能產(chǎn)生的熱量：
Q=W=P_加熱t=1200W×10×60s=7.2×10⁵J，
熱水壺效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{Q}$×100%=$\frac{6.72×1{0}^{5}J}{7.2×1{0}^{5}J}$×100%≈93.3%．
（3）保溫狀態(tài)下，電水壺消耗的電能：
W=P_保溫t_保溫=80W×（15-10）×60s=24000J；
答：（1）加熱過程中水吸收的熱量是6.72×10⁵J．
（2）加熱時電水壺的熱效率是多93.3%．
（3）保溫狀態(tài)下，電水壺消耗的電能是24000焦．

點評 本題考查求水吸熱、電功和熱效率的計算，關(guān)鍵是公式及其變形式的靈活運用和根據(jù)圖象得出加熱功率、保溫功率，計算過程還要注意單位的換算．