问题 问答题

空气能热水器是通过吸收空气中的热量来制造热水的“热量搬运”装置.其工作原理是:空气能热水器在工作时,吸收空气中的能量为Q,消耗的电能为W,通过热交换使水吸收的热量为Q,即Q=Q+W,所以它的热效率(的值)可以达到300%~500%.已知某型号空气能热水器的热效率是400%,电功率为1400W,当用此热水器将100kg的水从15℃加热到55℃时[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),干木柴的热值为1.2×107 J/(kg•℃)].

求:

(1)水吸收的热量;

(2)水吸收的热量相当于完全燃烧多少千克的干木柴所放出的热量;

(3)空气能热水器完成上述加热过程所用的时间.

答案

已知:某型号空气能热水器的热效率是η=400%,电功率为P=1400W,水的质量m=100kg,水的初温t0=15℃,末温t=55℃,水的比热容为c=4.2×103J/(kg•℃),干木柴的热值为q=1.2×107 J/(kg•℃)

求:(1)水吸收的热量Q=?;

(2)燃烧干木柴的质量m′=?;

(3)空气能热水器完成上述加热过程所用的时间t=?

(1)水吸收的热量:

Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(55℃-15℃)=1.68×107J;

(2)由题知,Q=Q

∵Q=mq,

∴需要的干木柴质量:

m′=

Q
q
=
1.68×107J
1.2×107J/kg
=1.4kg;

(3)∵η=

Q
Q

∴电热水器放出的热量:

Q=

Q
η
=
1.68×107J
400%
=4.2×106J,

∵W=Q=Pt

∴空气能热水器完成上述加热过程所用的时间:

t=

W
P
=
Q
P
=
4.2×106J
1400W
=3×103s,

答:(1)水吸收的热量为1.68×107J;

(2)需要完全燃烧1.4kg干木柴;

(3)空气能热水器用时3×103s.

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