Question

电热水壶是家庭常用的电热器．小东同学想通过实验测一只标有“220V 1500W”电热水壶的效率，他在该壶中装入2.5kg的水后，将其接入家庭电路并正常工作，在烧水过程中他记录下了不同时刻水的温度，并绘制出“温度──时间”图线，如图19所示．请回答：
（1）在AB、BC、CD三段过程中，水温上升最快的是哪一段？
（2）水在3～12分钟内吸收的热量是多少？
（3）该电热水壶烧开这壶水（即从A到C的过程中）的效率．〔C_水=4.2×10³J/（kg?℃）〕
（4）为了提高电热水壶的效率，请你提出一条合理化的建议．

Answer 1

解：（1）由图可以看出，在相同时间里，AB段温度升高的最大，所以AB段水温上升最快；
（2）Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×2.5kg×（100℃-50℃）=5.25×10⁵J；
（3）由图可知水的初温是20℃，从A到C的过程中：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×2.5kg×（100℃-20℃）=8.4×10⁵J，
从A到C的过程中，加热时间是t=12min=720s，
电流做功：W=Pt=1500W×720s=1.08×10⁶J．
效率为：η===77.8%．
（4）为了提高电热水壶的效率，要从减小热量散失入手．可以给壶嘴加盖．
答：（1）AB段水温上升最快；
（2）吸收的热量为5.25×10⁵J；
（3）电热水壶烧开这壶水（即从A到C的过程中）的效率是77.8%；
（4）给壶嘴加盖．
分析：（1）取相同时间，比较温度变化的多少，就知道水温升的快慢．
（2）由图可知，水在3～12分钟水温升高了48℃，由热量公式Q_吸=cm（t-t₀）可算出吸收的热量．
（3）算出从A到C的过程中，水吸收的热量，由加热时间和电热水壶的功率算出消耗的电能，二者之比即可算出效率．
（4）为了提高电热水壶的效率，要从减小热量散失入手．
点评：本题只知道热量公式Q_吸=cm（t-t₀），细心审题作答是不难的．