Question

12．如圖是格力空氣能熱水器，空氣能熱泵熱水器（空氣源熱泵熱水器）中的熱泵能把空氣中的低溫熱能吸收進來，經過壓縮機壓縮后轉化為高溫熱能，對水進行加熱．其基本工作原理是：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，通過熱交換最終使熱水吸收的能量為Q₃（Q₃=Q_吸），即Q₃=Q₁+Q₂，所以它的加熱效率（Q₃/Q₂的比值）可以達到300%-500%．
（1）小明家原來使用的是“220V  1500W”的普通電熱水器，該電熱水器的加熱效率為70%，現在要利用該電熱水器將100kg的水從15℃加熱到65℃，求此過程中該電熱水器消耗的電能？
（2）當小明家該電熱水器正常工作時，家庭電路干路中增加的電流為多少？（小數點后保留一位）
（3）現在，小明家購買了電功率同為1500W的空氣能熱水器，小明發(fā)現同樣將100kg的水從15℃加熱到65℃，該空氣能熱水器工作的時間為4×10³s，請計算該空氣能熱水器的加熱效率？
（4）根據以上計算說明，空氣能熱水器與電熱水器相比，有哪些優(yōu)點？（說出一點即可）

Answer 1

分析 （1）知道水的質量、初溫、末溫和比熱，根據公式Q=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）根據 I=$\frac{P}{U}$求家庭電路干路中增加的電流
（3）根據W=Pt求出空氣能熱水器工作4×10³s消耗的電能；根據（1）水吸收的熱量，求出加熱的效率；
（4）空氣能熱水器的優(yōu)點要從節(jié)能、環(huán)保等方面去考慮．

解答 解：（1）水吸收的熱量Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（65℃-15℃）=2.1×10⁷J；
根據η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$，此過程中該電熱水器消耗的電能W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.1×1{0}^{7}J}{0.7}$=3×10⁷J
（2）小明家該電熱水器正常工作時，增加的電功率P=1500W，家庭電路干路中增加的電流為
I=$\frac{P}{U}=\frac{1500W}{220V}$=6.8A；
（3）空氣能熱水器工作4×10³s消耗的電能Q₂=W₁=Pt₁=1500W×4×10³s=6×10⁶J，同樣將100kg的水從15℃加熱到65℃吸收的熱量Q₃=Q_吸=2.1×10⁷J，該空氣能熱水器的加熱效率η′=$\frac{{Q}_{3}}{{Q}_{2}}=\frac{2.1×1{0}^{7}J}{6×1{0}^{6}J}$=350%．
（4）空氣能熱水器的優(yōu)點：安全、節(jié)能、無污染等．
答：（1）此過程中該電熱水器消耗的電能為2.1×10⁷J；
（2）當小明家該電熱水器正常工作時，家庭電路干路中增加的電流為6.8A；
（3）該空氣能熱水器的加熱效率350%；
（4）空氣能熱水器與電熱水器相比，優(yōu)點是：低碳環(huán)保、節(jié)約能源或能源利用率高等（合理即可）．

點評 本題將新的科學技術與物理知識緊密結合，應用電功、電功率、能量利用率、Q=cm△t等知識實際問題，體現了從物理走向社會的課改理念，正確從題干中獲取有效的信息是解題 的關鍵．