Question

15．小剛家熱水器內(nèi)加滿初溫20℃的水，將加熱水溫設定為70℃，當時間過了2.5h后，水溫達到了設定的值，熱水器進入保溫狀態(tài)，全天24小時插電工作．另據(jù)小剛調(diào)查，電熱水器保溫性能好壞，是電熱水器是否節(jié)電的重要因素；人洗澡水溫在40℃左右為宜．請你根據(jù)以上調(diào)查的信息，幫小剛同學解決以下問題：
（1）當熱水器處于加熱狀態(tài)時的電流和電阻各是多大？
（2）熱水器加滿水后，將水從20℃加熱到70℃，水吸收的熱量是多少？這個電熱水器將電能轉(zhuǎn)化為熱能的效率是多大？
（3）為了實現(xiàn)進一步節(jié)約電能的目標，請你為生產(chǎn)廠家或使用者提出一條合理化建議．

型號	FCD-HX80A	水箱容量	80L
額定電壓	220V	溫度速度范圍	35-75℃
額定功率	2000W	額定內(nèi)壓	0.8MPa
額定頻率	50Hz	防觸電類型	I類

Answer 1

分析 （1）由表中查出加熱器加熱時的功率和電壓，利用I=$\frac{P}{U}$求通過熱水器的電流；利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求熱水器得電阻；
（2）從題知熱水器的容積（水的體積），利用密度公式求水的質(zhì)量，又知道水的初溫和末溫，利用吸熱公式求水吸收的熱量；利用W=Pt求消耗的電能（總能量），利用效率公式求熱水器的效率；
（3）從提高熱水器的保溫效果方面分析回答．

解答 解：（1）當熱水器處于加熱狀態(tài)時，P=2000W，U=220V，
由P=UI得通過熱水器的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2000W}{220V}$≈9A，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$熱水器得電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{2000W}$=24.2Ω；
（2）由題知，熱水器加滿水水的體積：
V=80L=80×10^-3m³=0.08m³，
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.08m³=80kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×80kg×（70℃-20℃）=1.68×10⁷J；
熱水器的功率P=2000W，
2.5h消耗的電能：
W=Pt=2000W×2.5×3600s=1.8×10⁷J，
熱水器的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{7}J}{1.8×1{0}^{7}J}$≈93.3%．
（3）為了進一步節(jié)約電能，可以加厚內(nèi)膽、加強保溫性能．
答：（1）當熱水器處于加熱狀態(tài)時的電流和電阻各是9A、24.2Ω；
（2）熱水器加滿水后，將水從20℃加熱到70℃，水吸收的熱量是1.68×10⁷J；這個電熱水器將電能轉(zhuǎn)化為熱能的效率是93.3%；
（3）為了實現(xiàn)進一步節(jié)約電能的目標，可以加厚內(nèi)膽、加強保溫性能．

點評 本題考查了電功率公式、密度公式、吸熱公式，考查的知識點較多、計算量大，但難度適中，是一道中檔題．解本題的關(guān)鍵：由電熱水器的銘牌得出相關(guān)信息并利用好．