某机关的一台电热水器的铭牌如图所示,如果水箱中的水初始温度是20℃,外界大气压是一个标准大气压.(假设消耗的电能全部被水吸收,转化为水的内能)
[已知:水的密度是1.0×103kg/m3;水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)]
求:(1)电热水器在正常工作时的电流是多大?(保留一位小数)
(2)热水器最多能装多少kg的水?
(3)热水器装满水后,把水箱中的水烧开,要吸收多少热量?
(4)这个过程,电热水器正常工作至少多长时间?但实际上加热时间需要0.5h,请你写出产生这种现象的原因.(写出一个即可)
额定电压V | 220 | 容积L | 10 |
频率Hz | 50 | 超温保护℃ | 120 |
额定功率KW | 3 |
解:
(1)电热水器在正常工作时的电流:
I==≈13.6A;
(2)水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×10×10-3m3=10kg,
(3)水吸收的热量:
Q吸=cm△t
=4.2×103J/(kg?℃)×10kg×(100℃-20℃)
=3.36×106J;
(4)由题知,Q吸=W=Pt,
电热水器工作时间:
t===1120s≈0.3h,
实际上加热时间需要0.5h,说明实际的加热时间长,原因是加热过程中存在热损失.
答:(1)电热水器在正常工作时的电流是13.6A;
(2)热水器最多能装10kg的水;
(3)热水器装满水后,把水箱中的水烧开,要吸收3.36×106J的热量;
(4)这个过程,电热水器正常工作至少0.3h,实际上加热时间需要0.5h,产生这种现象的原因是存在热损失.
(1)知道热水器的额定电压和额定功率,利用P=UI求电热水器在正常工作时的电流;
(2)知道热水器的容积(装满水水的体积),利用密度公式求热水器最多能装水的质量;
(3)知道水的比热容、水的初温和末温(一个标准大气压水的沸点为100℃),利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量;
(4)要供给这些热量,知道电热水器的电功率P,利用Q吸=W=Pt求电热水器的加热时间;电加热过程存在热损失,或实际电压低于220V,实际功率达不到3kW.
点评:本题是一道电学与热学的综合应用题,与生活相连,要求灵活运用密度公式、吸热公式和电功率公式,注意10L≠10kg,必须利用密度公式求解,能从铭牌得出相关信息(容积、额定电压和额定功率)是本题的关键.