题目内容
为应对日益短缺的石油危机,世界各国正加紧新能源汽车的研制和生产.太阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势,成为关注重点.在太阳能产业的发展中,太阳能热水器走进了千家万户,小强家安装的一台太阳能热水器,它在无阳光照射或太阳光照时间太少、用水量过大以及急需用热水时可以使用电加热,铭牌如下表所示.
(1)设水箱容积为100升,在一般的光照条件下,一满箱15℃的水到傍晚时,水温可达到65℃,相当于多少米3的煤气完全燃烧放出的热量?(C水=4.2×103J/(kg?℃),煤气的热值约4×107J/m3).
(2)用电加热时,热水器正常工作的电流有多大?
(3)贮满水的热水器,阴天里要使水温从15℃升高到65℃,其中45%的热量是由电来辅助提供的,则热水器正常工作时需加热多长时间?
(1)设水箱容积为100升,在一般的光照条件下,一满箱15℃的水到傍晚时,水温可达到65℃,相当于多少米3的煤气完全燃烧放出的热量?(C水=4.2×103J/(kg?℃),煤气的热值约4×107J/m3).
(2)用电加热时,热水器正常工作的电流有多大?
(3)贮满水的热水器,阴天里要使水温从15℃升高到65℃,其中45%的热量是由电来辅助提供的,则热水器正常工作时需加热多长时间?
额定电压220V | 容积100L |
额定功率1650W | 频率50HZ |
分析:(1)先通过公式m=ρV计算出水的质量,再通过公式Q吸=cm(t-t0)计算出水吸收的热量,即为煤气完全燃烧放出的热量,再用Q吸除以煤气的热值q求出所需煤气的体积;
(2)热水器正常工作时的功率和额定功率相等,根据P=UI求出电流;
(3)根据题意求出由电来辅助提供的热量,又知道电功率的大小,利用P=
求加热时间.
(2)热水器正常工作时的功率和额定功率相等,根据P=UI求出电流;
(3)根据题意求出由电来辅助提供的热量,又知道电功率的大小,利用P=
W |
t |
解答:解:(1)水的体积:
V=100L=100cm3=0.1m3,
根据ρ=
可得,水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg,
水箱内的水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(65℃-15℃)=2.1×107J,
如果靠煤气燃烧放出这些热量,根据Q=mq可得需完全燃烧煤气的体积为:
V=
=
=0.525m3;
(2)根据P=UI可得,热水器正常工作的电流:
I=
=
=7.5A;
(3)由电来辅助提供的热量:
Q=Q吸×50%=2.1×107J×45%=9.45×106J,
根据W=Pt可得,需要的加热时间:
t=
=
≈5724s.
答:(1)相当于0.525m3的煤气完全燃烧放出的热量;
(2)用电加热时,热水器正常工作的电流有7.5A;
(3)热水器正常工作时需加热5724s.
V=100L=100cm3=0.1m3,
根据ρ=
m |
V |
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg,
水箱内的水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×100kg×(65℃-15℃)=2.1×107J,
如果靠煤气燃烧放出这些热量,根据Q=mq可得需完全燃烧煤气的体积为:
V=
Q吸 |
q |
2.1×107J |
4×107J/m3 |
(2)根据P=UI可得,热水器正常工作的电流:
I=
P |
U |
1650W |
220V |
(3)由电来辅助提供的热量:
Q=Q吸×50%=2.1×107J×45%=9.45×106J,
根据W=Pt可得,需要的加热时间:
t=
Q |
P |
9.45×106J |
1650W |
答:(1)相当于0.525m3的煤气完全燃烧放出的热量;
(2)用电加热时,热水器正常工作的电流有7.5A;
(3)热水器正常工作时需加热5724s.
点评:本题是一道电学与热学的综合应用题,与实际生活相联系,使学生觉得学了物理有用,从铭牌表上得到相关信息是本题的关键;熟练应用热量公式、电功率公式的变形公式即可正确解题.
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