Question

某校物理活动小组的同学，在课余时间想把一个普通烧水壶改装成一个家庭用电热水壶．已知改装后的电热水壶热效率为80%，壶的容积为2L．在一个标准大气压下，用此电热水壶在7min内烧开一壶初温为20℃的水．[C_水=4.2×10³J/]问：
（1）烧开这一壶水需要吸收多少热量？
（2）应给电热水壶装配一个多大阻值的电热丝？

Answer

（1）已知水壶的容积和水的密度，可以利用公式m=ρv计算水的质量，已知水的比热容、质量、和水的温度变化，可利用公式       Q吸=Cm△t计算水吸收的热量．
（2）已知水壶的热效率，可利用公式Q放=计算电水壶放出的热量，已知工作时间，而电热水壶是纯电阻，可利用公式P=计算电功率，已知家庭电路两端的电压，可利用公式R=计算电阻．
解；（1）v=2L=2dm3=2×10-3m3，
m=ρv=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg，
△t=t-t=100℃-20℃=80℃，
Q吸=Cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×80℃=672000J．
答：烧开这一壶水需要吸收的热量为672000J．
（2）Q放===840000J，
∵电热水壶是纯电阻，
∴W=Q放=840000J，t=7min=420s，
P===2000W，
R===24.2Ω．
答：应给电热水壶装配一个阻值为24.2Ω的电热丝．