Question

榮榮同學(xué)家安裝了一臺(tái)太陽(yáng)能熱水器，晴天可利用太陽(yáng)能集熱，陰雨天可用電輔助加熱，銘牌如下，求：

額定電壓 220V	容積 100L
額定功率 1650W	頻率 50Hz

（1）太陽(yáng)能熱水器貯滿水，水溫從20℃升高到50℃時(shí)，需要吸收多少熱量？
（2）用電加熱時(shí)，熱水器正常工作的電流有多大？
（3）貯滿水的熱水器，陰天里要使水溫從20℃升高到50℃，其中55%的熱量是由電來(lái)輔助提供的，則熱水器正常工作時(shí)需加熱多長(zhǎng)時(shí)間？（不計(jì)熱量損失）

Answer 1

解：（1）水的體積：
v=100L=100×10^-3m³，
水的質(zhì)量：
m=ρv=1.0×10³㎏/m³×100×10^-3m³=100㎏，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（㎏?℃）×100㎏×（50-20）℃=1.26×10⁷J；
（2）∵P=UI，P=P_額，
∴熱水器正常工作的電流：
I===7.5A；
（3）由電來(lái)輔助提供的熱量：
Q=Q_吸×55%=1.26×10⁷J×55%=6.93×10⁶J，
需要的加熱時(shí)間：
t===4.2×10³s=70min．
答：（1）太陽(yáng)能熱水器貯滿水，水溫從20℃升高到50℃時(shí)，需要吸收1.26×10⁷J的熱量；
（2）用電加熱時(shí)，熱水器正常工作的電流有7.5A；
（3）熱水器正常工作時(shí)需加熱70min．
分析：（1）知道太陽(yáng)能熱水器的容積，利用密度公式求水的質(zhì)量，又知道水的初溫和末溫、水的比熱容，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）由銘牌知道額定電壓和額定功率，利用P=UI求熱水器正常工作的電流；
（3）根據(jù)題意求出由電來(lái)輔助提供的熱量，又知道電功率的大小，利用P=求加熱時(shí)間．
點(diǎn)評(píng)：本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與實(shí)際生活相聯(lián)系，使學(xué)生覺(jué)得學(xué)了物理有用，從銘牌表上得到相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵，注意100L≠100kg，必須利用密度公式計(jì)算．