小明家新买了一台饮水机,小明的父母经常为夜间是否要关闭饮水机而发生争执:妈妈认为关机可以节省电能,理由是饮水机在夜间无人饮水时仍在对热水包里的水间歇性加热.爸爸则认为关机后第二天重新开机为凉水加热会消耗更多的电能.于是小明查到饮水机铭牌如下表所示.他决定用实验来化解父母的争执.第一天晚上十点,他关掉家中的其他用电器,只开启饮水机的加热功能,记下此时电能表的示数为576.5kW·h.第二天早晨六点钟,水温达到预定温度95℃,他又读出电能表的示数为576.8kW·h.第二天晚上十点,他将饮水机关闭,次日早晨启动,饮水机在额定功率下将水加热到预定温度95℃,用时8min.请解答下列问题:
(1)饮水机正常加热时的电流是多少?
(2)通过计算判断小明的爸爸妈妈谁的说法正确?
(3)若热水包中水的初始温度为25℃,当加热到95℃需要吸收多少热量?这些热量与第二天烧水时消耗的电能是否相等?试解释出现这种情况的原因.
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解:(1)由铭牌知:P制热=800W,U额=220V,饮水机正常加热时的电流
I==
≈3.64A
(2)晚间开启饮水机的加热功能消耗的电能:
W开=576.8KW·h﹣576.5KW·h=0.3KW·h
饮水机关闭,次日启动,饮水机在额定功率下将水加热到预定温度消耗的电能:
W关=Pt=800W×8×60s=3.84×105J≈0.11KW·h
由于W开>W关,所以关机状态省电,即小明的妈妈说法正确.
(3)水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10﹣3m3=1.2kg
热水包内的水从25℃加热到95℃时吸收的热量:
Q=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.2kg×(95℃﹣25℃)=3.528×105J<W关
故这些热量与第二天烧水时消耗的电能不相等;
原因是:产生这种现象的原因是存在热损失,或实际电压低于220V、实际功率达不到800W