Question

2．空气能热水器以其安全实用、经济环保等特点，受到越来越多消费者的关注和青睐；它利用“逆卡诺”循环原理，以制冷剂为媒介，通过压缩机的做功，实现热能由低温物体向高温物体的“搬运”，从而将空气中的热能转移至冷水中，并能使水获得高于压缩机消耗能量的热能．若水从空气中吸收的热量为Q，压缩机消耗的电能为W，通过热交换使水吸收的热量为Q_吸，有Q_吸=Q+W．已知某型号的空气能热水器一台电功率为1800W，工作1小时能将150kg的水从15℃加热到55℃时，已知水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），求：
（1）水吸收的热量．
（2）空气能热水器的工作效率．

Answer 1

分析 （1）已知水的质量，水从15℃加热到55℃，水的比热容，利用Q=cm△t可求得水吸收的热量．
（2）根据题意可知．热水器消耗电能为有用能量，通过热交换使水吸收的热量为Q_吸为总能量，根据P=$\frac{W}{t}$公式变形可求得热水器消耗电能，利用η=$\frac{W}{{Q}_{吸}}$可求得空气能热水器的工作效率．

解答 解：（1）水吸收的热量Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃×150kg×（55℃-15℃）=2.52×10⁷J；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，热水器消耗电能W=Pt=1800W×3600s=6.48×10⁶J，
热水器消耗电能W为有用能量，通过热交换使水吸收的热量为Q_吸为总能量，
空气能热水器的工作效率η=$\frac{W}{{Q}_{吸}}$×100%=$\frac{6.48×1{0}^{6}J}{2.52×1{0}^{7}J}$×100%≈25.7%．
答：（1）水吸收的热量为2.52×10⁷J．
（2）空气能热水器的工作效率为25.7%．

点评 本题考查了吸热公式和电功公式的应用，从题干中获取有用的信息是关键，空气能热水器属于新产品，针对新产品，重大事件设计物理问题，都是中考的热点，一定要关注．