小明家中的電水查,其銘牌如圖所示,他在電水壺中裝入2.5L初溫為20℃的水,並將這壺水燒開(1標準大氣壓下),...
問題詳情:
小明家中的電水查,其銘牌如圖所示,他在電水壺中裝入2.5L初溫為20℃的水,並將這壺水燒開(1標準大氣壓下),已知該電水壺的效率為84%,問:
(1)小明在壺中裝入 kg的水;
(2)此過程中,水吸收了 J熱量,這些熱量相當於完全燃燒 m3天然氣放出的熱量?(q天然氣=4.0×107J/m3)
(3)電水壺正常工作時,燒開這壺水需要多長時間?
【回答】
解:
(1)電水壺裝滿水水的體積V=2.5L=2.5×10﹣3m3,
由ρ=可知,水的質量:
m=ρV=1×103kg/m3×2.5×10﹣3m3=2.5kg,
(2)在標準大氣壓下,水的沸點為100℃,
水吸收的熱量(有用能量):
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2.5kg×(100℃﹣20℃)=8.4×105J,
天然氣放出的熱量等於水吸收的熱量,由Q吸=Q放=Vq可得,天然氣的體積:
V====0.021m3;
(3)電水壺在額定電壓下,P=P額=2000W,
由η=×100%得,消耗的電能:
W===1×106J,
由P=得,燒水時間:
t===500s。
故*為:(1)2.5;(2)8.4×105;0.021;(3)燒開這壺水需要500s。
【分析】(1)由表中資料可知電水壺裝滿水水的體積,利用m=ρV求出水的質量;
(2)知道水的質量、水的比熱容、水的初溫和末溫(在標準大氣壓下,水的沸點為100℃),利用吸熱公式Q吸=cm△t求水吸收的熱量(有用能量),根據Q吸=Q放=Vq可求出天然氣的體積;
(3)知道電水壺燒水過程中的能量轉化效率,可求消耗的電能,從銘牌知道電水壺的功率,利用P=求出燒水時間。
【點評】本題是一道電學和熱學的綜合計算題,考查了質量、熱量、熱值和電功的計算,與生活相連,使學生覺得學了物理有用,注意用公式W=Pt計算時的單位要統一。
知識點:電功率單元測試
題型:計算題
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