Question

物理科代表和班長就放學后是否關教室里的飲水機的問題發生爭執，班長認為不應關機，因為第二天重新開機給冷水加熱既費時又會消耗更多的電能；物理科代表認為應該關機，理由是飲水機在放學后從17：00到第二天08：00共15h期間會間歇性加熱，白白消耗電能，反復加熱的水也不利于身體健康．

次日早晨，他倆先觀察到如圖所示的飲水機有加熱和保溫兩個檔位，銘牌數據如下表．然后啟動飲水機，將熱水箱中的30℃的冷水加熱到90℃，用時10min．他倆繼續觀察，發現保溫28min后加熱器會重新加熱，2min后又回到保溫狀態．（飲水機始終在額定電壓下工作）     

 

水桶容量	20L
熱水箱水量	1kg
額定電壓	220V
加熱功率	500W
保溫功率	50W

（1）熱水箱中30℃的冷水加熱到90℃所吸收的熱量是多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]

（2）將熱水箱中30℃的冷水加熱到90℃消耗的電能是多少？

（3）通過計算比較誰的做法更節能．（假設放學時飲水機剛好處于保溫狀態，工作過程中間歇加熱的規律不變）

 

Answer 1

【答案】

1）熱水箱中30℃的冷水加熱到90℃所吸收的熱量是2.52×10⁵J；

（2）將熱水箱中30℃的冷水加熱到90℃消耗的電能是3×10⁵J；

（3）物理科代表的做法更節能．

【解析】（1）水吸收的熱量：

Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（90℃﹣30℃）=2.52×l0⁵J；

（2）飲水機加熱時消耗的電能：

W=Pt=500W×10×60s=3×10⁵J；

（3）關閉，第二天消耗的電能：

W=3×10⁵J；

不關，間歇性加熱15h期間：

保溫消耗電能：

W₁=P_保溫t_保溫=50W×28×30×60s=2.52×l0⁶J；

加熱消耗電能：

W₂=P_加熱t_加熱=500W×2×30×60s=1.8×l0⁶J；

W_總=W₁+W₂=2.52×l0⁶J+1.8×l0⁶J=4.32×l0⁶J；

∵W_總＞W，

∴物理科代表的做法更節能