Question

14．閱讀下面短文并回答問題
即熱式節(jié)能飲水機(jī)
即熱式節(jié)能飲水機(jī)已在地鐵站、學(xué)校、賓館等公共場(chǎng)所廣泛使用，如圖甲為我校教學(xué)樓層安裝的某品牌即熱式節(jié)能飲水機(jī)，其原理如圖乙所示．燒開的水很燙不能立即飲用，即熱式節(jié)能飲水機(jī)中的熱交換套管很好地解決了這一問題，它的奧秘在于將進(jìn)水管與出水管貼在一起，利用進(jìn)水管中的冷水給出水管中的開水降溫，同吋，進(jìn)水管中的冷水被預(yù)熱后送到加熱腔中用電加熱器燒開．
如圖乙，當(dāng)節(jié)能飲水機(jī)的出水流量為1.9L/min時(shí)，20℃的自來水經(jīng)熱交換套管后被預(yù)熱成85℃的熱水流進(jìn)加熱腔，同時(shí)有相同質(zhì)量的100℃的開水從加熱腔流 進(jìn)熱交換套管，變成可供直接飲用的溫開水流出．
即熱式節(jié)能飲水機(jī)喝水無(wú)需等待，即按即出，而且具有待機(jī)零功耗，比傳統(tǒng)飲水機(jī)要節(jié)能、省電，真正倡導(dǎo)了綠色環(huán)保飲水新概念．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）寫出一條即熱式節(jié)能飲水機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能，效率高．
（2）若在熱交換套管內(nèi)進(jìn)行熱交換過程中，自來水吸收的熱量與等質(zhì)量的開水放出的熱量相等，則可供直接飲用的溫開水的溫度是35℃．
（3）每分鐘節(jié)能飲水機(jī)流出水的質(zhì)量為1.9kg，每分鐘預(yù)熱后的熱水進(jìn)入加熱腔加熱成開水的過程中吸收的熱量是1.197×10⁵J．
（ρ_水=1.0×l0³kg/m³、c_水=4.2×10³ J/（kg•℃））
（4）若電加熱器的效率為95%，則電加熱器的電阻約為23Ω（結(jié)果保留整數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)其原理說明其優(yōu)點(diǎn)；
（2）由題意可知，20℃的自來水經(jīng)熱交換套管后被預(yù)熱成85℃，同時(shí)相同質(zhì)量的100℃的開水從加熱腔流進(jìn)熱交換套管后變?yōu)闇亻_水流出，不計(jì)熱損失，根據(jù)Q=cm△t得出等式即可得出直接飲用的溫開水的溫度；
（3）（4）由出水流量可知，每分鐘加熱水的體積，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出水的質(zhì)量，根據(jù)Q_吸=cm（t₂-t₁）求出加熱腔內(nèi)水吸收的熱量，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出消耗的電能，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出加熱腔的電功率，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電熱器的電阻．

解答 解：（1）根據(jù)其原理：將進(jìn)水管與出水管貼在一起，利用進(jìn)水管中的冷水給出水管中的開水降溫，同吋，進(jìn)水管中的冷水被預(yù)熱后送到加熱腔中用電加熱器燒開，由此可知其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，熱效率高；
（2）因20℃的自來水經(jīng)熱交換套管后被預(yù)熱成85℃，同時(shí)相同質(zhì)量的100℃的開水從加熱腔流進(jìn)熱交換套管后變?yōu)闇亻_水流出，
所以，不計(jì)熱損失時(shí)，冷水吸收的熱量和熱水放出的熱量相等，
由Q=cm△t可得：
cm（85℃-20℃）=cm（100℃-t₀），
解得：t₀=35℃；
（3）由飲水機(jī)的出水流量為1.9L/min可知，每分鐘加熱水的體積：
V=1.9L=1.9×10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.9×10^-3m³=1.9kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t₂-t₁）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1.9kg×（100℃-85℃）
=1.197×10⁵J，
（4）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.195×1{0}^{5}J}{95%}$=1.26×10⁵J，
電熱器的電功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.26×1{0}^{5}J}{60s}$=2100W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，電熱器的電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{2100W}$≈23Ω．
故答案為：（1）節(jié)能，效率高；
（2）35；
（3）1.9；1.197×10⁵；
（4）23．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了吸熱公式、密度公式、效率公式、電功公式、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)題干獲取有用的信息．