Question

12．為應對全球金融危機，我國政府出臺了家電下鄉(xiāng)政策，空氣源熱泵熱水器（如圖所示）被列入家電下鄉(xiāng)的上皮目錄，它的基本工作原理如下：
熱媒在熱泵的作用下在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動，它在熱泵內(nèi)完成氣態(tài)的升壓升溫過程（溫度高達100℃），它進入散熱器后釋放出高溫熱量加熱水，同時自己被冷卻并轉(zhuǎn)化為液態(tài)①；當它運行到吸熱器后，液態(tài)熱媒迅速吸熱再次轉(zhuǎn)化氣態(tài)②，同時溫度下降至零下20℃左右，這時吸熱器周邊的空氣就會源源不斷地將低溫熱量傳遞給熱媒．熱媒不斷循環(huán)就實現(xiàn)了空氣中的低溫熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷責崃坎⒓訜崂渌�的過程．
空氣源熱泵熱水器所消耗的電能僅是帶動熱泵工作，由于大量空氣中的熱量進入系統(tǒng)，使熱水得到的能量遠遠大于熱泵消耗的電能，空氣能熱水器最主要的性能指標是“制熱系數(shù)”，制熱系數(shù)就是指用戶獲得的熱能同熱水器消耗的電能的比值，它可高達300%以上．
（1）試寫出文中劃線部分的兩個物態(tài)變化的名稱：①液化，②汽化．
（2）家庭每天用60℃熱水200㎏，若水的初溫是15℃，則水吸收的熱量為3.78×10⁷J（水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃））．
（3）若該家庭使用空氣源熱泵熱水器提供熱水，空氣源熱泵熱水器的“制熱系數(shù)”，是315%，每天需要消耗的電能是1.2×10⁷J，合3.3千瓦時．
（4）熱泵熱水器中水增加的內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)移（填“轉(zhuǎn)移”或“轉(zhuǎn)化”）．

Answer 1

分析 （1）物質(zhì)從氣態(tài)變?yōu)橐后w叫液化，物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)叫汽化，根據(jù)變化前后的狀態(tài)判斷；
（2）知道水的質(zhì)量、水的初溫和末溫、水的比熱容，根據(jù)吸熱公式Q_吸=cm△t計算出水吸收的熱量；
（3）知道空氣源熱泵熱水器的制熱系數(shù)（用戶獲得的內(nèi)能同熱水器消耗的電能的比值），可求每天需要消耗的電能，而1kW•h=3.6×10⁶J，據(jù)此求解；
（4）改變內(nèi)能的方法有：做功和熱傳遞，做功實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化、熱傳遞實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移．

解答 解：
（1）熱媒從氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)叫液化，當它運行到吸熱器后，液態(tài)熱媒轉(zhuǎn)化氣態(tài)叫汽化；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×200kg×（60℃-15℃）=3.78×10⁷J；
（3）由題知，$\frac{{Q}_{吸}}{{W}_{電}}$=315%，
所以每天需要消耗的電能：
W_電=$\frac{{Q}_{吸}}{315%}$=$\frac{3.78×1{0}^{7}J}{315%}$=1.2×10⁷J≈3.3kW•h；
（4）空氣的熱轉(zhuǎn)移給水，使熱泵熱水器中水內(nèi)能增加、溫度升高，發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)移．
故答案為：（1）液化；汽化（2）3.78×10⁷J；（3）1.2×10⁷；3.3；（4）轉(zhuǎn)移．

點評 本題以空氣源熱泵熱水器為背景，考查了學生對物態(tài)變化（液化、汽化）、吸熱公式、改變內(nèi)能方法的了解與掌握，題干內(nèi)容較多，仔細閱讀，從中得出相關信息并利用好是本題的關鍵．