Question

7．阅读下面的短文，回答问题．
空气能热水器
如图甲所示，空气能热水器是吸收空气的热能来制造热水的装置，其耗能约为电热水器的四分之一．空气能属于可再生的新能源，拥有先天的节能环保的优势．
如图乙是空气能热水器的工作原理示意图，它主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成．制冷剂在毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器之间循环，过程与我们所熟悉的电冰箱的制冷循环过程相同，其工作过程如下：
A．液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器，在蒸发器中迅速汽化，并从空气中吸收热能．
B．制冷剂汽化生成的蒸气被压缩机压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器．
C．在冷凝器中，高温高压的蒸气将热能传递给冷水并发生液化．
制冷剂依此不断循环流动，使水的温度不断上升．空气能热水器有一个很重要的指标是能效比，它是指水箱中的水吸收的热能（Q）与压缩机等电器消耗的电能（W）的比值，能效比越高，说明热水器的制热效果越好．
请回答下列问题：
（1）制冷剂在蒸发器中汽化，在冷凝器中液化．
（2）制冷剂在工作循环过程中，将空气中的热能不断地“搬运”至水中．
（3）某品牌空气能热水器正常工作时的参数如下：

电源电压	额定输入功率/kW	进水温度/℃	出水温度/℃	能效比
220V	0.84	20	56	3.4

从表格中的数据可知，该空气能热水器正常工作1h可产生的热水的体积为68L．[水的比热容为c_水=4.2×10³ J/（ kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）物质由气态变为液态的过程叫液化，液化放热；
（2）制冷剂在蒸发器中汽化吸热，吸收空气中的热量，自身内能增加，在冷凝器中液化放热，所放出的热量被水吸收，从而使水的内能增加；
（3）能效比η=$\frac{Q}{W}$，水吸收的热量可通过Q=cm（t-t_o）来运算，压缩机等电器消耗的电能可以用W=Pt来进行计算，因此得η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{c{m}_{水}（t-{t}_{0}）}{Pt}$，此等式中，已知水的比热、进入温度和出水温度、输入工率和工作时间，由此算出水的质量m，再根据公式V=$\frac{m}{ρ}$，便可求出产生的水的体积．

解答 解：（1）由题可知，在冷凝器中，高温高压的蒸气发生液化并将热能传递给冷水；
（2）制冷剂在工作循环过程中，在蒸发器中汽化吸收空气热量，内能增加，再经压缩机压缩成高温高压状态后进入冷凝器液化，液化放热且热量被水吸收，因此制冷剂在工作循环过程中，将空气中的热能不断地“搬运”至水中；
（3）根据题意，能效比η=$\frac{Q}{W}$，结合Q=cm（t-t_o）和W=Pt得：
η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{c{m}_{水}（t-{t}_{0}）}{Pt}$
m_水=$\frac{ηPt}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{3.4×0.84×1{0}^{3}W×1×3600s}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（56℃-20℃）}$=68kg；
V_水=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{68kg}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=0.068m³=68L
故答案为：（1）冷凝器；（2）空气；水；（3）68．

点评 本题讲述了空气能热水器的工作原理，要求我们掌握其工作过程中的物态变化，理解有关热量和功率的运算公式，综合性和应用性都较强．