Question

11．圖甲是目前市場上出現(xiàn)的世界上熱效率最高的一種新型熱水器--空氣能熱水器，它是通過吸收空氣中的熱量來制造熱水的“熱量搬運”裝置．圖乙是其工作流程：壓縮機將冷媒氣體（與冰箱中的制冷物質(zhì)氟利昂類似）變成高溫高壓氣體，經(jīng)冷凝器時被水箱內(nèi)的水吸熱變成液態(tài)，再經(jīng)配套器件后進入蒸發(fā)器，由于蒸發(fā)器的壓力驟然降低，液態(tài)的冷媒迅速變成氣態(tài)，吸收大量周圍空氣的熱量，并進入下一個循環(huán)．如圖丙為其電路部分的簡化圖．其工作原理是：空氣能熱水器在工作時，吸收空氣中的能量為Q₁，消耗的電能為Q₂，電能轉(zhuǎn)化為被水吸收的能量為Q₃，最終熱水得到的能量為Q₄．它的熱效率（Q₄/Q₂的比值）可以達(dá)到300%～500%．圖丁為該空氣能熱水器的一些技術(shù)參數(shù)．根據(jù)上述信息回答下列問題：

（1）工作時蒸發(fā)器中冷媒發(fā)生汽化現(xiàn)象（填一種物態(tài)變化名稱）．
（2）此空氣能熱水器的額定輸入電流是多少？（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）
（3）在不考慮熱量損失時，用額定輸入功率是1400W，熱效率是400%的空氣能熱水器將200kg的水從15℃加熱到55℃，理論上需要多少時間（已知200kg的水從15℃加熱到55℃需要吸收3.36×10⁷J熱量）？與熱效率是80%的電熱水器相比，該熱水器給同樣多的水加熱可節(jié)省多少焦耳的電能？

Answer 1

分析 （1）物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)叫做汽化；
（2）利用P=UI求出電流；
（3）知道水的質(zhì)量、比熱、升高的溫度，根據(jù)Q₄=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量．
水吸收的熱量一種用電熱水器直接加熱，電熱水器放出熱量的80%被水吸收，列出等式，求出利用電熱水器需要的時間，根據(jù)W_電=Pt₁求出消耗的電能．
水吸收的熱量另一種用空氣能熱水器加熱，利用已知中的η₂=$\frac{{Q}_{4}}{{Q}_{2}}$=$\frac{{Q}_{4}}{P{t}_{2}}$列出等式，求出利用空氣能熱水器需要的時間，根據(jù)W=Pt₂求出消耗的電能．

解答 解：
（1）工作時，液態(tài)的冷媒迅速變成氣態(tài)，發(fā)生了汽化；
（2）由技術(shù)參數(shù)表知，額定輸入功率和額定電壓，由P=UI可得：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1400W}{220V}$≈6.36A；
（3）Q₄=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×200kg×（55℃-15℃）=3.36×10⁷J，
因為W_電=Pt₁=1400W×t₁，
Q₄=η₁W_電，
3.36×10⁷J=80%×1400W×t₁，
則t₁=3×10⁴s，
W_電=Pt₁=1400W×3×10⁴s=4.2×10⁷J．
Q₂=W=Pt₂，
η₂=$\frac{{Q}_{4}}{{Q}_{2}}$=$\frac{{Q}_{4}}{P{t}_{2}}$，
400%=$\frac{3.36×1{0}^{7}J}{1400W×{t}_{2}}$，
故t₂=6×10³s，
W=Pt₂=1400W×6×10³s=8.4×10⁶J．
節(jié)省的能量為：△W=4.2×10⁷J-8.4×10⁶J=3.36×10⁷J．
答：（1）汽化；
（2）此空氣能熱水器的額定輸入電流是6.36A；
（3）在不考慮熱量損失時，用額定輸入功率是1400W，熱效率是400%的空氣能熱水器將200kg的水從15℃加熱到 55℃，理論上需要6×10³s時間；
與熱效率是80%的電熱水器相比，該熱水器給同樣多的水加熱可節(jié)省3.36×10⁷J的電能．

點評 本題考查了對物態(tài)變化的認(rèn)識、功率、熱量、效率公式的應(yīng)用，空氣能熱水器屬于新產(chǎn)品，針對新產(chǎn)品，重大事件，都是中考的熱點，一定要關(guān)注．