Question

我们生活的鸡西市，到了冬季，因日照时间短，太阳能热水器的水达不到所需温度．为此人们研制了太阳能、电能两用热水器．大鹏家最近就安装一台这样的两用热水器，如图所示．铭牌如下：

XX牌热水器
型号V-55	额定容积 100L
额定电压220V	额定频率50Hz
额定功率1500W	防水等级△

（1）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时需要吸收多少热量？（1L=10^-3m³）
（2）大鹏将水箱装满水，只使用电加热器将水从20℃加热到50℃时，需加热器正常工作多长时问？（设电能全部转化为热能）
（3）在上述（2）情况下．加热器正常工作实际用了3h．则此热水器的效率为多少？
（4）仅就太阳能热水器与电热水器相比有哪些优点？（写一条即可）

Answer 1

【答案】分析：（1）从铭牌知道水的体积，利用密度公式求水的质量，又知道水的初温和末温，利用吸热公式求水吸收的热量；
（2）求出了水吸收的热量，由题知电能全部转化为热能，即Q_吸=W_电，从铭牌中知道热水器的额定功率，因为热水器正常工作，加热功率P=P_额，再利用P=求加热时间；
（3）水吸收的热量为有用能量，加热器正常工作3h消耗的电能为总能量，利用效率公式求热水器的效率；
（4）太阳能热水器用的是太阳能，电热水器消耗的是电能，从节约能源方面分析．
解答：解：（1）水的体积：
v=100L=100×10^-3m³，
水的质量：
m=ρv=1×10³kg/m³×100×10^-3m³=100kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×（50℃-20℃）
=1.26×10⁷J；
（2）若电能全部转化为热能，即Q_吸=W_电，
∵热水器正常工作，
∴P=P_额=1500W，
∵P=，
∴加热时间：
t===8400s=140min；
（3）∵W_总=Pt′=1500W×3×3600s=1.62×10⁷J；
∴热水器的效率：
η==≈77.8%；
（3）电热水器消耗电能转化为内能，被水吸收，使水的温度升高；太阳能热水器是将太阳能（属于可再生能源，取之不尽）转化为内能，相比之下节约了能源（电能）．
答：（1）太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时需要吸收1.26×10⁷J；
（2）需加热器正常工作140min；
（3）此热水器的效率约为77.8%；
（4）节约能源．
点评：本题考查了学生对密度公式、吸热公式、效率公式、电功率公式的掌握和运用，计算时注意单位统一，虽然100L水和100kg水的量相等，但不能写成100L=100kg！