“節能減排,開關未來”的活動于2008年3月22日--世界水日的當天在沈陽正式啟動;它倡導合理開關家用電器來節約能源.由此,小明想到父母經常為夜間是否要關閉飲水機而發生的爭執:母親認為應該關機,理由是飲水機在夜間無人飲水時仍在對熱水包里的水間歇性加熱,白白消耗電能.父親則認為不該關機,因為第二天重新開機為涼水加熱會消耗更多的電能.為了解決父母的爭執,小明設計了如下實驗:(實驗過程中只啟用飲水機的加熱功能)第二天晚上十點鐘,他關掉家中的其他用電器,僅留下飲水機單獨工作,記下電能表的示數為.第二天早晨,熱水包里的水溫達到預定溫度89℃,他又讀出電能表的示數為,此時是六點鐘.由此他計算出飲水機整夜消耗的電能W開.第二天晚上十點鐘,他將飲水機關閉,次日早晨六點鐘啟動飲水機將熱水包中30℃的水加熱到預定溫度89℃,用時12min.他查看了飲水機上的銘牌,計算出了此過程中飲水機消耗的電能W關.請你依據小明的實測數據和下表中飲水機銘牌上的信息求解:
額定電壓220V | 熱水包容積1.2L |
額定頻率50Hz | 冷水包容積0.5L |
制熱功率500W | 保鮮柜容積16L |
制冷功率98W | 防觸電類型Ⅰ類 |
(2)熱水包內的水從30℃加熱到89℃時吸收的熱量是多少?此過程中飲水機的加熱效率是多少?[c水=4.2×103J/(kg℃),ρ水=1.0×103kg/m3].
解:(1)W開=376.4kw?h-376.1kw?h=0.3kw?h,
W關=Pt=0.5kw×h=0.1kw?h=3.6×105J,
由于W開>W關,
所以關機狀態省電,
節省的電能:W開-W關=0.3kw?h-0.1kw?h=0.2kw?h.
答:飲水機夜間開機、關機兩種情況下消耗的電能W開和W關各是0.3kw?h和0.1kw?h,關機狀態省電,節省的電能0.2kw?h.
(2)水的質量m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10-3m3=1.2kg,
熱水包內的水從30℃加熱到89℃時吸收的熱量Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg℃)×1.2kg×(89℃-30℃)=297360J,
此過程中飲水機的加熱效率η===82.6%.
答:熱水包內的水從30℃加熱到89℃時吸收的熱量是297360J,此過程中飲水機的加熱效率是82.6%.
(1)已知電能表晚上和第二天的示數,兩次示數之差就是當晚消耗的電能,還知飲水機的功率和工作時間,根據公式W=Pt可求消耗的電能,進行比較即可得出結論,二者之差就是節省的電能.
(2)已知熱水包內水的體積,根據公式m=ρV可求水的質量,還知水的初溫和末溫,根據公式Q=cm△t可求熱水包內的水從30℃加熱到89℃時吸收的熱量,吸收的熱量與消耗的電能的比值就是此過程中飲水機的加熱效率.
點評:本題考查消耗電能和吸收熱量以及加熱效率的計算,關鍵是公式及其變形的靈活運用,還要理解電能表參數的物理意義,本題還告訴我們一定要養成節約用電的好習慣.