Question

某机关的一台电热水器的铭牌如图所示，如果水箱中的水初始温度是20℃，外界大气压是一个标准大气压．（假设消耗的电能全部被水吸收，转化为水的内能）
[已知：水的密度是1.0×10³kg/m³；水的比热容为4.2×10³J/]
求：（1）电热水器在正常工作时的电流是多大？（保留一位小数）
（2）热水器最多能装多少kg的水？
（3）热水器装满水后，把水箱中的水烧开，要吸收多少热量？
（4）这个过程，电热水器正常工作至少多长时间？但实际上加热时间需要0.5h，请你写出产生这种现象的原因．（写出一个即可）

额定电压V	220	容积L	10
频率Hz	50	超温保护℃	120
额定功率KW	3

Answer 1

【答案】分析：（1）知道热水器的额定电压和额定功率，利用P=UI求电热水器在正常工作时的电流；
（2）知道热水器的容积（装满水水的体积），利用密度公式求热水器最多能装水的质量；
（3）知道水的比热容、水的初温和末温（一个标准大气压水的沸点为100℃），利用吸热公式Q_吸=cm△t求水吸收的热量；
（4）要供给这些热量，知道电热水器的电功率P，利用Q_吸=W=Pt求电热水器的加热时间；电加热过程存在热损失，或实际电压低于220V，实际功率达不到3kW．
解答：解：
（1）电热水器在正常工作时的电流：
I==≈13.6A；
（2）水的质量：
m=ρV=1×10³kg/m³×10×10^-3m³=10kg，
（3）水吸收的热量：
Q_吸=cm△t  
=4.2×10³J/（kg?℃）×10kg×（100℃-20℃）
=3.36×10⁶J；
（4）由题知，Q_吸=W=Pt，
电热水器工作时间：
t===1120s≈0.3h，
实际上加热时间需要0.5h，说明实际的加热时间长，原因是加热过程中存在热损失．
答：（1）电热水器在正常工作时的电流是13.6A；
（2）热水器最多能装10kg的水；
（3）热水器装满水后，把水箱中的水烧开，要吸收3.36×10⁶J的热量；
（4）这个过程，电热水器正常工作至少0.3h，实际上加热时间需要0.5h，产生这种现象的原因是存在热损失．
点评：本题是一道电学与热学的综合应用题，与生活相连，要求灵活运用密度公式、吸热公式和电功率公式，注意10L≠10kg，必须利用密度公式求解，能从铭牌得出相关信息（容积、额定电压和额定功率）是本题的关键．