Question

物理科代表和班長就放學(xué)后是否關(guān)教室里的飲水機的問題發(fā)生爭執(zhí)，班長認(rèn)為不應(yīng)關(guān)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(rèn)為應(yīng)該關(guān)機，理由是飲水機在放學(xué)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(fù)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(shù)據(jù)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(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)保溫28min后加熱器會重新加熱，2min后又回到保溫狀態(tài)．（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/]
（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(jié)能．（假設(shè)放學(xué)時飲水機剛好處于保溫狀態(tài)，工作過程中間歇加熱的規(guī)律不變）

Answer 1

【答案】分析：（1）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（2）由銘牌知道加熱功率，知道將熱水箱中的30℃的冷水加熱到90℃用時10min．利用W=Pt求10min消耗的電能；
（3）由題知“發(fā)現(xiàn)保溫28min后加熱器會重新加熱，2min后又回到保溫狀態(tài)”可知，間歇加熱的規(guī)律：每半小時保溫28min、加熱2min，那么15h，保溫28×30min、加熱2×30min，知道加熱功率和保溫功率，利用W=Pt求消耗的電能和（2）比較得出結(jié)論．
解答：解：
（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(guān)閉，第二天消耗的電能：
W=3×10⁵J；
不關(guān)，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(wǎng)，
∴物理科代表的做法更節(jié)能．
答：（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(jié)能．
點評：本題考查了學(xué)生對吸熱公式、電功率的公式的掌握和運用，要求靈活運用W=Pt計算用電器消耗電能，是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，與生活實際相聯(lián)系，屬于中考常見題型．