Question

15．如圖甲是家庭常用節(jié)能燈，標簽上標有“220V 11W”字樣．鎧睿同學在學習了能量的轉化效率后想通過實驗大致測量該節(jié)能燈的能量轉化效率．他找來一透明的保溫箱，在保溫箱內(nèi)裝有1千克的煤油，將節(jié)能燈浸沒在煤油中，如圖乙所示．

（1）將裝置接入電路，使節(jié)能燈泡正常工作半小時，測得保溫箱中煤油溫度升高了1℃．則煤油吸收的熱量為2.1×10³J．（煤油的比熱容是2.1×10³J/kg•℃）
（2）假設該節(jié)能燈只將電能轉化成光能和熱能，則該節(jié)能燈的光能轉化效率約為89.4%．
（3）通過查閱資料，鎧睿同學知道這樣一只節(jié)能燈的亮度與一只“220V 60W”的普通白熾燈的亮度相當．請從能量轉化效率的角度分析節(jié)能燈節(jié)能的原因普通白熾燈轉化為的熱能更多、節(jié)能燈轉化為的熱能更少，普通白熾燈消耗的電能多、節(jié)能燈消耗的電能少．

Answer 1

分析 （1）知道煤油的質量、比熱容、溫度升高值，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求煤油吸收的熱量；
（2）利用W=Pt求節(jié)能燈泡正常工作0.5h消耗的電能，減去吸收的熱量，可得轉化為的光能，利用效率公式求該節(jié)能燈的光能轉化效率；
（3）節(jié)能燈的亮度與一只“220V 60W”的普通白熾燈的亮度相當．電能轉化為的光能相同，但是普通白熾燈轉化為的熱能更多、節(jié)能燈轉化為的熱能更少，普通白熾燈消耗的電能多、節(jié)能燈消耗的電能少．

解答 解：
（1）煤油吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=2.1×10³J/（kg•℃）×1kg×1℃=2.1×10³J；
（2）節(jié)能燈泡正常工作0.5h消耗的電能：
W=Pt=11W×0.5×3600s=1.98×10⁴J，
由題知，該節(jié)能燈只將電能轉化成光能和熱能，則轉化為的光能：
W_有用=W-Q_吸=1.98×10⁴J-2.1×10³J=1.77×10⁴J，
該節(jié)能燈的光能轉化效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{\;}}$=$\frac{1.77×1{0}^{4}J}{1.98×1{0}^{4}J}$×100%≈89.4%；
（3）這樣一只節(jié)能燈的亮度與一只“220V 60W”的普通白熾燈的亮度相當，即轉化為的光能相同，但是普通白熾燈轉化為的熱能更多、節(jié)能燈轉化為的熱能更少，普通白熾燈消耗的電能多、節(jié)能燈消耗的電能少，所以節(jié)能燈比普通白熾燈更節(jié)能．
故答案為：
（1）2.1×10³J；（2）89.4%；（3）普通白熾燈轉化為的熱能更多、節(jié)能燈轉化為的熱能更少，普通白熾燈消耗的電能多、節(jié)能燈消耗的電能少．

點評 本題考查了吸熱公式、電功率公式、效率公式的應用，計算時注意光能轉化效率是指轉化為的光能與消耗的電能之比．