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吸,即Q吸=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.
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吸=?;
(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吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(55℃-15℃)=1.68×107J;
(2)由题知,Q吸=Q放,
∵Q放=mq,
∴需要的干木柴质量:
m′=
=Q放 q
=1.4kg;1.68×107J 1.2×107J/kg
(3)∵η=
,Q吸 Q放
∴电热水器放出的热量:
Q放=
=Q吸 η
=4.2×106J,1.68×107J 400%
∵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放 P
=3×103s,4.2×106J 1400W
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.