Question

8．张华同学家新买了一台电热水器，说明书的部分内容如下表所示．张华按说明书要求给热水器装满水，通电30min，观察到热水器上温度计示数由24℃上升到40℃．求：
（1）在加热过程中，水箱中水吸收的热量是多少？[c_水=4.2×10³J/（㎏•℃）]
（2）电热水器加热过程中消耗的电能是多少？
（3）在上述烧水过程中，热水器的效率是多大？
（4）能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变．这就是能量守恒定律，如今被人们普遍认同．比较（1）、（2）两问计算结果，你认为违背能量守恒吗？为什么？

Answer 1

分析 （1）知道水箱的容积，利用密度公式求水的质量，根据公式Q_吸=cm△t求水箱中水吸收的热量；
（2）知道输入功率（加热功率），根据公式W=Pt可求电热水器加热过程中消耗的电能；
（3）水吸收的热量为有用能量，消耗的电能为总能量，利用效率公式求热水器的效率；
（4）根据计算结果比较，没有违背能量守恒，因为能量有散失．

解答 解：（1）水箱里水的体积：V=50L=0.05m³，
水箱里水的质量：m=ρV=1000kg/m³×0.05m³=50kg，
水箱中水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（40℃-24℃）=3.36×10⁶J．
（2）电热水器加热过程中消耗的电能：
W_电=Pt=2000W×30×60s=3.6×10⁶J；
（3）热水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{W}_{电}}$=$\frac{3.36×1{0}^{6}J}{3.6×1{0}^{6}J}$≈93.3%；
（4）电热水器消耗的电能没有被水全部吸收，有部分能量散失了，水箱也吸收了部分热量，不违背能量守恒定律．
答：（1）水箱中水吸收的热量是3.36×10⁶J；
（2）电热水器加热过程中消耗的电能是3.6×10⁶J；
（3）在上述烧水过程中，热水器的效率是93.3%；
（4）没有，水箱也吸收了部分热量．

点评 本题考查了热量的计算、消耗电能的计算，能从铭牌上得到相关信息并加以利用是本题的关键．