小芳和妈妈一起去商场购买电热水器,售货员向她们推荐一种“速热变容式”热水器.这种电热水器有两种加热模式:当少量用水时,使甩“半胆加热”模式,只用上面的加热棒加热上半胆水;而当需要的热水量较大时,热水器便启动“整胆加热”模式,使用上、下两根加热棒同时加热.下表为该热水器的铭牌,请根据有关数据作答.
商品名称 | 额定压强 | 加热功率 | 配送质量 | 容量 | 最高加热 温度 | 效率 |
××加热器 | 0.8Mpa | 半胆1000W 整胆2000W | 30kg | 半胆40L 整胆80L | 80℃ | 80% |
(2)使用电热水器“整胆加热”模式时,若使水温从20℃升高到60℃,水需要吸收多少热量?电热水器需要加热多长时间?[c水=4.2×103J/(kg?℃),ρ水=1.0×103kg/m3]
解:(1)由公式可知,当电热器两端的电压和通电时间一定时,要产生较多的热量,需要使电路的电阻较小,所以必须使两根加热棒并联;
(2)水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×80×10-3m3=80kg,
水吸收的热量:
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×80kg×(60℃-20℃)=1.344×107J;
∵η=,
∴,
电热水器需要加热时间:
=140min.
答:(1)使用“整胆加热”模式时,两根电加热棒的电路连接方式是并联;
(2)使用电热水器“整胆加热”模式时,若使水温从20℃升高到60℃,水需要吸收1.344×107J的热量;
电热水器需要加热140min.
(1)由题知,需要的热水量较大时,热水器便启动“整胆加热”模式,使用上、下两根加热棒同时加热,利用公式分析连接方式.
(2)知道整胆的容积,利用密度公式可以求水的质量,又知道水的密度、水的温度变化值,利用吸热公式求水吸收的热量;知道了水吸收的热量和电热水器的效率可以计算电流做功,再根据电功率公式求工作时间.
点评:本题是一道电学与热学的综合应用题,与生活相联系,使学生觉得学了物理有用,涉及到了电阻连接方式的判断、吸收热量的计算、电功的计算,综合性强,属于难题.