Question

微波爐是一種高效節能的家用電器（銘牌見下表），它的功率這么大，真的能省電嗎？小宇做了如下探究實驗：
將一瓶600mL（質量為600g）的礦泉水倒入玻璃杯中，用溫度計測得初溫為20℃．然后放入微波爐中，以最大功率加熱2min，取出后測得水的溫度為60℃，請根據小宇提供的實驗數據求解下列問題：
（1）加熱2min水吸收的熱量．
（2）微波爐以最大功率加熱2min消耗的電能和這段時間內微波爐的熱效率分別是多少？
（3）小宇又用“220V、800W”的電熱水壺使質量為2kg的水升高相同的溫度，用了12min的時間，小宇通過計算終于明白了微波爐省電的原因，請你幫小宇寫出計算過程．[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（4）電熱水壺和微波爐對物體加熱的原理是否相同？請簡要說明．

防觸電保護類	額定容積20L
額定電壓220V	電源頻率50Hz
最大功率1000W	重量12kg

Answer 1

解：（1）水吸收的熱量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×0.6kg×（60℃-20℃）=1.008×10⁵J；
（2）微波爐消耗的電能：W=Pt=1000W×2×60s=1.2×10⁵J．微波爐的熱效率：η₁===84%；
（3）水吸收的熱量：Q_吸′=cm′（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×2kg×（60℃-20℃）=3.36×10⁵J；
熱水壺放出的熱量：Q_放=W′=P′t′=800W×12×60s=5.76×10⁵J；熱水壺的熱效率η₂===58.3%．
η₁＞η₂，說明微波爐的效率比熱水壺的效率高．
（4）微波爐與電水壺的工作原理是不相同的，電熱水壺是通過電流做功產生熱量，再經過熱傳遞使水溫升高，微波爐是通過加快水分子運動，使水的內能增加．
答：（1）加熱2min水吸收的熱量為1.008×10⁵J；　　
（2）微波爐消耗的電能為1.2×10⁵J；微波爐的熱效率為84%；
（3）電水壺的熱效率是58.3%，小于微波爐的熱效率；
（4）不相同．電熱水壺是通過電流做功產生熱量，再經過熱傳遞使水溫升高，微波爐是通過加快水分子運動，使水的內能增加．
分析：（1）水吸收的熱量要根據吸熱公式，借助比熱容來求出；
（2）微波爐消消耗的電能可利用公式W=Pt求出，從表中獲得數據．水吸收的熱量占微波爐放出熱量的比就是其熱效率；
（3）用同樣的辦法計算熱水壺放出的熱量，求出其熱效率，與微波爐的熱效率做比較；
（4）熱水壺利用的是電流做功，通過熱傳遞增加水的內能，而微波爐則是靠電磁波的作用，使分子運動的動能增大，直接增加內能．
點評：本題主要考查了熱效率的計算，要用到吸熱的公式和電功的公式，都是我們應該掌握的重要公式，數據較多，關鍵是要理清關系，同時，通過本題的計算也讓我們了解了微波爐的原理與優勢，從節約能源，提高熱效率的角度，同樣值得我們關注．