Question

9．阅读短文，回答问题
空调热水器
空调热水器，又名空气能热泵热水器．其工作原理示意图如图所示．工作过程中空调热水器通过一种工作媒质在蒸发器里迅速变成气态，在经过压缩机（消耗少量电能）将其压缩成高温高压的气体，然后在冷凝器中重新变成液态，达到给水加热的目的．空调热水器具有高效节能的特点，产生相同的热水量，比传统的电热水器和燃气热水器的能量更高．
“热水产出率”和“能效比”是衡量空调热水器性能的两个重要指标．热水产出率是指该热水器当进水温度为20℃，出水温度为50℃时，每小时可出热水的体积数，能效比是指加热过程中水吸收的热量与消耗电能的比值．表为两种型号“空调热水器”在进水温度20℃时测定的部分参数．

型号	A	B
出水温度（℃）	50
额定功率（kW）	1	2
额定电压（V）	220
热水产出率（L/h）	100
环境温度范围（℃）	-10～50

（1）空气能属于可再生（选填“可再生”或“不可再生”）能源，空调热水器工作时产生的热量大于（大于/等于/小于）它所消耗的电能．
（2）下列关于空调热水器的判断中，正确的是B
A．工作媒质在冷凝器中不断吸热
B．空调热水器消耗的电能越少，其能效比越高
C．由于电流的热效应，热水吸收的热量一部分来自于电流产生的热量
D．压缩机通过做功的方式增加了工作媒质的内能
（3）A型热水器正常加热过程中，每小时流经冷凝器中的水吸收的热量为1.26×10⁷J，其能效比为3.5．
（4）若B型热水器的能效比为4.2，则它的热水产出率为240L/h．
（5）图乙所示的电磁继电器电路是空调热水器的温控系统原理图．当停止用水且冷凝器中的水温达到50℃时，水中的热敏电阻R_T的阻值将变小（选填“大”或“小”），从而使电磁铁的N极将衔铁吸下，立即切断压缩机工作电路．请你根据以上工作原理，用笔画线代替导线将图乙中的电路连接完整．

Answer 1

分析 （1）在短时间内能自动恢复的能源叫做可再生能源；由资料分析确定吸收能与放出热量的关系；
（2）根据空调热水器的原理分析解答；
（3）利用物质吸热公式求出水吸收的热量；根据能效比定义求解；
（4）根据能效比的定义表示出水吸收热量和消耗电能之间的关系即可求出实际热水产率；
（5）根据其工作原理分析热敏电阻变化；并画出电路连接．

解答 解：（1）因为空气在短时间内可以自动恢复，所以空气能属于可再生能源．根据其原理可知，工作过程中需要补充部分电能，故空调热水器工作时产生的热量 大于它所消耗的电能．
（2）工作媒质在冷凝器中由气态变为液态，发生了液化，故A错误；
压缩机在工作过程中利用做功方式改变了工作媒质的内能，故B正确；
工作媒质在蒸发器中发生物态变化时不断吸热的，故C错误；
根据能效比定义可知，由于水吸收热量不确定，故其能效比没法确定，故D错误．
（3）水吸收的热量为：Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1.0×10³kg/m³×0.1m³×（50℃-20℃）=1.26×10⁷J
W=Pt=1×10³W×3600s=3.6×10⁶J，
热水器的能效比：
η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{1.26×1{0}^{7}J}{3.6×1{0}^{6}J}$=3.5；
因为能量不会凭空消灭，也不会凭空产生，只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，但是在能的转化和转移过程中能的总量保持不变．由此可知空调热水器是遵循能量守恒定律；
（4）根据能效比可知，B型热水器的能效比为：η′=$\frac{Q′}{W′}$
可得：
Q′=η′W′即c_水m_水（t₂-t₁）=c_水ρ_水V′（t₂-t₁）=η′P₂t，
B型热水器工作1h提供的热水体积为：V′=$\frac{η′{P}_{2}t}{{c}_{水}{ρ}_{水}（{t}_{2}-{t}_{1}）}$=$\frac{4.2×2000W×3600s}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×（50℃-20℃）}$=0.24m³=240L；
（5）由题意可知当停止用水且冷凝器中的水温达到50℃时，水中的热敏电阻RT的阻值将变小，从而使电磁铁的N极将衔铁吸下，立即切断压缩机工作电路；
电路连接如图：

故答案为：（1）可再生；大于；
（2）B；
（3）1.26×10⁷；3.5；
（4）240；
（5）小；电路如上图．

点评 此题为一道综合大题，考查了能源的分类、热量的计算、能效比的计算等知识，要注意结合题意解答．