Question

10．如圖1為一款利用高溫水蒸氣熨燙衣服的便攜式掛燙機(jī)，它的正常工作電壓為220V，水箱裝水最多0.3kg，加熱功率有大小兩個檔位，設(shè)計師最初設(shè)計的內(nèi)部電路有如圖2甲、乙兩種接法，其中電熱絲R₁=56Ω，R₂=44Ω．
（1）高溫水蒸氣熨燙衣服時，水蒸氣遇到衣服迅速液化成小水珠，放出熱量，將衣服燙平（填物態(tài)變化名稱）；
（2）如果選擇甲電路，電路中最大電流為5A，如果選擇乙電路，電路中最大電流為8.9A，由于兩個電路中所選熔斷器里的熔絲允許通過的最大電流為8.2A，故設(shè)計師最終選擇了甲電路（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）；
（3）請分別計算這款掛燙機(jī)兩種接法的兩個檔位的額定功率；
（4）若將水箱中0.22kg的水從25℃加熱到100℃，掛燙機(jī)至少需要加熱多長時間？（水的比熱容c=4.2×10³J/（kg?℃）

Answer 1

分析 （1）水蒸氣遇冷會發(fā)生液化現(xiàn)象，液化會放出很多熱量．據(jù)此分析回答；
（2）根據(jù)所選檔位的電阻，根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$即可求出通過甲乙兩電路的最大電流；
（3）根據(jù)掛燙機(jī)兩個檔位，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求出兩個檔位的功率；
（4）計算蒸汽電熨斗預(yù)熱時底板吸收的熱量Q，已知初溫和末溫、比熱容、水的質(zhì)量，可以利用熱量的計算公式Q=cm△t計算；然后利用電功率定義式計算時間．

解答 解：（1）高溫水蒸氣熨燙衣服時，水蒸氣遇到衣服迅速，由氣態(tài)變成液態(tài)，是液化現(xiàn)象；水蒸氣液化時，要放出大量的熱，從而將衣服熨平；
（2）如果選擇甲電路，當(dāng)開關(guān)旋至1、2之間時，電路中只有電阻R2工作，此時的電路中的電流最大，
電流為：${I_大}=\frac{U}{R_2}=\frac{220V}{44Ω}=5A$；
如果選擇乙電路，當(dāng)開關(guān)旋至1、2之間時，R₁、R₂并聯(lián)，電路中電流最大，
電流為：${I_大}′={I_1}+{I_2}=\frac{U}{R_1}+\frac{U}{R_2}=\frac{220V}{56Ω}+\frac{220V}{44Ω}=3.9A+5A=8.9A$；
（3）掛燙機(jī)大功率擋工作時，電路中電流為5 A，此時功率為：P₁=UI_大=220V×5A=1100W；
掛燙機(jī)小功率擋工作時，R1、R2串聯(lián)，此時功率：${P_2}=\frac{U^2}{{{R_1}+{R_2}}}=\frac{{{{（{220V}）}^2}}}{56Ω+44Ω}=484W$；
（4）水吸收的熱量為：$Q=cm（t-{t_0}）=4.2×1{0^3}J/（kg•℃）×0.22kg×（100℃-25℃）=6.93×1{0^4}J$，
由P=Wt得，所需時間為：$t=\frac{W}{P_1}=\frac{{6.93×1{0^4}J}}{1100W}=63s$．
故答案為：（1）液化；（2）5；8.9；（3）兩個額定功率分別為1100W和484W；（4）將水箱中0.22kg的水從25℃加熱到100℃，掛燙機(jī)至少需要加熱63s．

點(diǎn)評 本題考查的知識點(diǎn)較多，包括：物態(tài)變化、歐姆定律、物質(zhì)吸收熱量、電功率計算和電路分析，有一定難度．