Question

2．目前市场上出现了一种新型热水器--空气能热水器，也称空气源热水器，它是通过吸收空气中的热量来制造热水的“热量搬运”装置．其工作原理是：空气能热水器在工作时，吸收空气中的能量为Q₁，消耗的电能为Q₂，通过热交换使热水得到的能量为Q₃，即Q₃=Q₁+Q₂．所以它的热效率（$\frac{{Q}_{3}}{{Q}_{2}}$的比值）可以达到300%～500%．若电热水器的热效率是80%，空气能热水器的热效率是400%，现使用电功率都是1400W的电热水器和空气能热水器将100kg的水从15℃加热到55℃．
（1）水吸收的热量是多少？
（2）热水器和空气能热水器加热时分别耗电多少？所用时间分别是多少？
（3）请你根据以上计算说明，空气能热水器与电热水器相比，有哪些优点？请列举两个．

Answer 1

分析 （1）知道水的质量、初温、末温和比热，根据公式Q=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
（2）根据能效比分别求出需要消耗的电能，然后根据t=$\frac{W}{P}$求出需要的时间；
（3）空气能热水器的优点要从安全、节能、环保方面去考虑．

解答 解：（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×100kg×（55℃-15℃）=3.36×10⁷J；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$得：
电热水器加热时需要消耗的电能W₁=$\frac{{Q}_{吸}}{{η}_{1}}$=$\frac{3.36×1{0}^{7}J}{80%}$=4.2×10⁷J；
空气能热水器需要消耗的电能W₂=$\frac{{Q}_{吸}}{{η}_{2}}$=$\frac{3.36×1{0}^{7}J}{400%}$=8.4×10⁶J；
由P=$\frac{W}{t}$得：
所用时间为t₁=$\frac{{W}_{1}}{P}$=$\frac{4.2×1{0}^{7}J}{1400W}$=3×10⁵s，
t₂=$\frac{{W}_{2}}{P}$=$\frac{8.4×1{0}^{6}J}{1400W}$=6×10³s，
（3）空气能热水器的优点：安全、节能、无污染等．
答：（1）水吸收的热量是3.36×10⁷J；
（2）热水器和空气能热水器加热时分别耗电为4.2×10⁷J、8.4×10⁶J；所用时间分别是3×10⁵s、6×10³s；
（3）空气能热水器与电热水器相比，优点是：安全、节能、无污染．

点评 此题主要考查学生对空气能热水器的工作过程和热量的计算以及对能效比的理解和掌握，空气能热水器属于新产品，针对新产品，重大事件，都是中考的热点，一定要关注．