题目内容

电热淋浴器分为储水式和无水箱式两种.储水式淋浴器需要较长的时间把水加热,待水温达到要求后用水箱中热水淋浴;无水箱式淋浴器使冷水流过电热器变就达到要求的温度,而立即以喷头流出供淋浴.请你利用以下数据通过计算说明,家庭中不宜使用元水箱式电热淋浴器.已知冷水温度16℃,淋浴所需热水温度38℃,淋浴所需热水流量为4×10-3m3/min,水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),家庭电路允许通过的最大电流约5A.

 

答案:见详解
解析:

方法一:从电流方面考虑.电热淋浴器所需的电流受家庭电路电流不超过5A的限制,根据题设要求的条件,通过计算电热器所需的实际电流,使问题得到解决.

电热器每分钟需加热的水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×4×10-3m3=4kg.

每分钟将4kg的水由16℃加热至38℃所需的热量:Q=cm(t-t0)

每分钟电热淋浴器所消耗的电能W=UIt.若不计热量损失,则有W=Q.即:UIt=cm(t2-t1)得  I==A=28A.因为电热器所需的实际电流为28A,远远超过了家庭电路中允许通过的最大电流,所以家庭中不宜使用这种电热淋浴器.

方法二:从温度方面考虑,用题设条件下的最大电流通过电热淋浴器,计算所加热的水温,与题目要求的热水温度比较,使问题得以解决.淋浴器每分钟所加热的水的质量4kg,设水的末温为t2.则每分钟4kg的水由16℃加热至t2吸收热量Q=cm(t2-t1)

电热器在允许的最大电流下工作每分钟得消耗的电能是W=UIt,若不计热量损失.

则有W=Q,即UIt=cm(t2-t1)  得t2=+t1=℃十16℃=19.9℃.因为19.9℃低于题设的淋浴用热水温度要求,所以家庭电路中不宜使用这种无水箱式电热器。

方法三:从水的流量方面考虑。在题设中最大允许电流和所需水温条件下,计算电热淋浴实际提供的水流量,并与题目中要求的水流量加以比较,从而做出判断.

设实际每分钟加热水的体积为V,则每分钟被加热的水的质量ρV.由于W=Q

所以  UIt:cρV(t2-t1)  解得 V===0.71×10-3m3即水的实际流量为0.71×10-3m3/min.此数值小于所需的流量,所以不使用这种淋浴器.

 


提示:

此题考察电功及电功率的有关知识和运用

 


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