Question

5．隨著生活水平的提高，越來越多的人選擇安裝地暖來渡過冬天．按照供熱方式的不同可分為水地暖和電地暖，水地暖是以熱水為媒介，在加熱管內(nèi)循環(huán)流動；電地暖是以低溫發(fā)熱電纜為熱源，加熱地板，進而提高室內(nèi)溫度，根據(jù)以上內(nèi)容，請回答下列問題：
（1）水地暖是利用水比熱容大的性質(zhì)，電地暖是利用了電流的熱效應(yīng)的原理．
（2）某家庭安裝了水地暖，已知加熱管道內(nèi)有水20升，加熱前水溫為55℃，加熱后水溫為45℃，這段時間內(nèi)密閉房間內(nèi)的空氣吸收了5.88×10⁵焦的熱量，則使用該水地暖的效率為多少？（C_水=4.2×10³焦/千克攝氏度）
（3）若電地暖正常工作時的電壓為220V，電流為10.5安，效率為80%，則上一問中，要使相同的房間升高相同的溫度需要的時間為多長？

Answer 1

分析 （1）水的比熱容大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)相比，降低相同的溫度，水放熱多；電流通過導(dǎo)體時會產(chǎn)生熱量，這是電流的熱效應(yīng)；
（2）知道水的體積，可求水的質(zhì)量，又知道水的比熱容和水的初末溫，利用Q_放=cm△t求水放出的熱量（總能量），知道空氣吸收的熱量（有用能量），利用效率公式求使用該水地暖的效率；
（3）要使相同的房間升高相同的溫度，Q_吸=5.88×10⁵J，由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$求消耗的電能，再利用W=UIt求加熱時間．

解答 解：
（1）水地暖是利用水的比熱容大的性質(zhì)，降低相同的溫度可以放出更多的熱；
電地暖以發(fā)熱電纜為熱源加熱地板，是利用電流的熱效應(yīng)的原理；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×20×10^-3m³=20kg，
水放出的熱量：Q_放=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×20kg×（55℃-45℃）=8.4×10⁵J；
使用該水地暖的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{5.88×1{0}^{5}J}{8.4×1{0}^{5}J}$×100%=70%；
（3）要使相同的房間升高相同的溫度，Q_吸=5.88×10⁵J，
由η′=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$得消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η′}$=$\frac{5.88×1{0}^{5}J}{80%}$=7.35×10⁵J，
由W=UIt得加熱時間：
t=$\frac{W}{UI}$=$\frac{7.35×1{0}^{5}J}{220V×10.5A}$≈318.2s．
故答案為：
（1）比熱容大；電流的熱效應(yīng)；
（2）使用該水地暖的效率為70%；
（3）要使相同的房間升高相同的溫度需要的時間為318.2s．

點評 本題為電功與熱量的綜合題，考查了水的比熱容大的應(yīng)用、熱量的計算、效率計算和電功公式的應(yīng)用，知識點多、綜合性強，屬于難題！