Question

熱水器的“能效比”是衡量熱水器性能的指標之一．空氣源熱泵熱水器是新一代高“能效比”(“能效比”為熱泵機組產(chǎn)出的熱量與投入的電能之比)的熱水裝置，其工作原理簡化為如圖所示．工作物質在蒸發(fā)器中吸收空氣的熱迅速汽化，通過消耗少量電能驅動的壓縮機將其壓縮成高溫高壓的氣體，在冷凝器內液化放出熱量，并對冷水加熱，使水溫升高，達到制熱水的目的．下表是某型號熱泵熱水器的部分參數(shù)，其中65L/h表示此熱水器當進水溫度為15℃，出水溫度為55℃時，每小時可出熱水65L．請你解答： 

額定制熱水量	65L/h
額定電壓/頻率	220V/50Hz
額定輸入功率	770W
水箱型號	100L

(1)65L水溫度從15℃升高到55℃吸收的熱量是多少？
(2)此熱水器正常工作1h消耗的電能是多少？
(3)此熱水器的“能效比”            100%(選填 “＞”、“=”或“＜”)．結合工作原理說明使用該熱水器比電熱水器節(jié)省費用的原因是什么？

Answer 1

(1)1.092×10⁷J   (2)2.772×10⁶J   (3)＞，水獲得的內能大部分來源于空氣，其余來源于電能

知道水的體積、水的比熱容、水的溫度升高值，利用吸熱公式求水吸收的熱量；已知熱水器的功率和正常工作時間，利用W=Pt即可求出1h消耗的電能；根據(jù)“能效比”為熱泵機組產(chǎn)出的熱量與投入的電能之比來分析此題．（1）水的質量 m=ρv=1.0×10³kg/m³×65×10^-3m³=65kg，
水吸收的熱量Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×65kg×（55℃-15℃）=1.092×10⁷J；
（2）熱水器消耗的電能W=Pt=770W×1×3600s=2.772×10⁶J；
（3）因為“能效比”為熱泵機組產(chǎn)出的熱量與投入的電能之比，所以每小時，60L水溫度從15℃升高到55℃吸收的熱量為1.092×10⁷J ，而消耗的電能為2.772×10⁶J．
所以熱水器的“能效比”大于100%；
因為在熱泵熱水器中，水吸收的熱量大部分來源于空氣，然后通過消耗少量電能獲得，而空氣中的熱是不用消耗電能的。