题目内容

淋浴用水的流量约为10升/分钟,合适的水温约为50℃,电热淋浴器有两种设计,一种是淋浴时电流直接对于流动的水加热,另一种则备有水箱,待箱中的水加热至合适的温度后再淋浴.加热前的水温以20℃计.【水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)】请根据上面提供的数据论证,第一种设计
不合适
不合适
(适合,不适合)大多数家庭的供电电路.你的论证是
电流电流太大,家庭电路电流不可能达到这么大的电流
电流电流太大,家庭电路电流不可能达到这么大的电流
.
分析:知道淋浴的流量,利用公式m=ρV求水的质量,若电流直接对流动的水加热,先求出这些水从20℃升高到50℃吸收的热量,即至少消耗的电能,求出电热水器的电功率,然后与实际生活中家庭电路中用电器的功率进行比较,得出正确的判断.
解答:解:淋浴器每min用水体积:
V=10L/min×1min=10L=10-2m3,
∵ρ=
m
V
,
∴每min用水质量:
m=ρV=1×103kg/m3×10-2m3=10kg,
水从20℃升高到50℃需要吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×10kg×(50℃-20℃)=1.26×106J,
至少消耗的电能:
W电=1.26×106J,
电路提供的电功率:
P=
W
t
=
1.26×106J
60s
=21000W,
∵P=UI,
∴此时电路中的电流:
I=
P
U
=
21000W
220V
≈95.5A,
一般家庭电路不可能达到95.5A的电流,
所以电流直接对流动的水加热不适合;
故答案为:不合适;电流电流太大,家庭电路电流不可能达到这么大的电流.
点评:本题考查了判断电热淋浴器设计方案是否可行,应用密度公式、热量公式、电功率公式即可正确解题.
练习册系列答案
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热水器的种类很多,有电热水器、燃气热水器、太阳能热水器.根据所给的数据我们可以详细了解各种不同种类的热水器.已知水的比热为4.2×103J/(kg?℃)
(1)一人淋浴用水的流量约为10-2米3/分钟,合适的水温为50度(加热前的水温为20度),用水时间约为4分钟,若直接对流动的水加热,热水器工作时通过的电流为多大?这种热水器适合家用吗?
(2)有水箱的电热水器十分常见,如果水箱中的水恰好够一人淋浴用,电加热的效率为80%,供电电流为10A这种条件下的家庭电路中把水加热到所需水温需多少时间?耗电量为多少?
(3)燃气热水器的效率一般为80%,若天然气的燃烧热为3.6×107J/m3,一人淋浴的耗气量为多少?
(4)太阳能热水器具有节能和环保的优点,简易太阳能热水器的水箱中装入供一个淋浴的水,若水箱玻璃盖的面积s为1m2,成都地区夏季晴朗天气,与太阳光垂直的表面接受太阳的辐射为7.6×104J/(min?m2),这种太阳能热水器的效率约为30%,假设使用中可以及时调节水箱朝向,使阳光总能垂直射入玻璃盖,求加热到合适温度需要多长时间?
(5)若已知日地间距r=1.5×1011m,地球半径R=6400km,太阳光到达地球时,大约有50%的能量被大气层反射和吸收,请根据(4)题的数据估算太阳辐射的总功率.(球体表面积公式s=4πR2,保留一位有效数字)

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