Question

17．某“水壺臺燈”如圖所示．圓形底座的中心裝有白熾燈，玻璃壺的壺底是凹陷進去的，將玻璃壺放到底座上時，凹陷的壺底恰好扣在燈泡上．使用時，既可照明又可對水加熱．白熾燈的額定功率是40W，若白熾燈正常工作105min，可將0.9kg的水從20℃加熱到80℃．水的比熱容是4.2×10³ J/（kg•℃）．試求：
（1）水吸收的熱量是多少？
（2）白熾燈消耗的電能是多少？
（3）設(shè)燈絲放出的熱量全部被水吸收，白熾燈的發(fā)光效率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道水的質(zhì)量、初溫和末溫；利用吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）可求水吸收的熱量；
（2）已知白熾燈正常工作，根據(jù)額定功率利用W=Pt可求出消耗的電能；
（3）先根據(jù)消耗的電能和放出的熱量求出白熾燈的發(fā)光的能量，然后根據(jù)η=$\frac{{E}_{光}}{W}$×100%求發(fā)光效率．

解答 解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³ J/（kg•℃）×0.9kg×（80℃-20℃）=2.268×10⁵J；
（2）由P=$\frac{W}{t}$得消耗的電能：
W=Pt=40W×105×60s=2.52×10⁵J；
（3）白熾燈的發(fā)光的能量：
E=W-Q_吸=2.52×10⁵ J-2.268×10⁵ J=2.52×10⁴J，
η=$\frac{{E}_{光}}{W}$×100%=$\frac{2.52×1{0}^{4}J}{2.52×1{0}^{5}J}$×100%=10%．
答：（1）水吸收的熱量是2.268×10⁵J；
（2）白熾燈消耗的電能是2.52×10⁵J；
（3）設(shè)燈絲放出的熱量全部被水吸收，白熾燈的發(fā)光效率是10%．

點評 本題考查水吸收熱量、功率、效率的計算，本題關(guān)鍵知道白熾燈消耗的電能是轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能．