Question

11．如图所示是亮亮家的海尔某型号家用电热器铭牌和使用按钮及视窗，由图可知，该热水器有水温显示仪可自动显示水温，该热水器在不需要太多热水时可以变容加热．即可以由整胆加热变为半胆加热．（c=4.2×10³J/（kg•℃））
（1）热水器由整胆加热变为半胆加热可以大大节约时间和能量．
（2）将整胆水从15℃加热至额定最高温度，水至少需要吸收的热量2.016×10⁷J；
（3）若整个过程中电流做的功转化为内能全部被水吸收，则该热水器此次加热水一共需要的时间112min．

Answer 1

分析 （1）根据Q_吸=c_水m（t-t₀）和t=$\frac{W}{P}$分析在加热较少的水时出现的特点．
（2）知道整胆的容积，利用密度公式可以求水的质量，又知道水的密度、水的温度变化值，利用吸热公式求水吸收的热量；
（3）知道电流做的功转化为内能全部被水吸收，根据电功率公式求工作时间．

解答 解：（1）该热水器在不需要太多热水时，根据Q_吸=c_水m（t-t₀）可知，质量变小，需要吸收的热量较少，则节约了部分能量；
同时由于需要产生的热量较小时，根据t=$\frac{W}{P}$可知加热时间变短，所以可以节约时间；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$得水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×80×10^-3m³=80kg，
水吸收的热量：
Q_吸=c_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×80kg×（75℃-15℃）=2.016×10⁷J；
（3）由于电流做的功转化为内能全部被水吸收，则由P=$\frac{W}{t}$得：
电热水器需要加热时间：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{2.016×{10}^{7}J}{3000W}$=6.72×10³s=112min．
故答案为：（1）时间；能量；（2）2.016×10⁷J；（3）112min．

点评 本题是一道电学与热学的综合应用题，与生活相联系，使学生觉得学了物理有用，涉及到了吸收热量的计算、电功率的计算．