Question

空调是一种常用的家用电器，它是利用了叫做氟利昂的物质作为“热”的搬运工，把室内的热搬运到室外或把室外的热搬运到室内．小明家的电能表上标有600r/kW•h字样，小明卧室的面积15m²（有效空间为40m³），冬天仅有开空调机，小明发现电能表的转盘5min转了60转，房间温度升高10℃．
（1）氟利昂是一种具备什么特性的物质？电动压缩机是通过什么方式液化氟利昂的？
（2）设空调制冷和制热耗电功率相同，该空调的耗电功率是多大？
（3）已知空气的比热容为10³J/，空气密度约1.3kg/m³．室内空气吸收的热量是多少？该空调工作5min消耗的电能是多少？根据计算结果，请判断有没有违反能量守恒定律？
（4）电热器是将电能转化成内能的制热设备，如果用电热器加热，使房间温度升高10℃，至少需要消耗多少电能？

Answer

（1）氟利昂的特点是比热容大、容易汽化和液化；电动压缩机是通过压缩体积来使氟利昂液化的；
（2）先根据电能表转动的次数求出空调消耗的电能，再利用P=求出电功率；
（3）根据密度公式求出室内空气的质量，根据Q=cm△t求出室内空气吸收的热量；空调机并不是依靠电能加热的，电驱动的只不过是压缩机，依靠压缩机，使氟利昂带着空气中的热量进入空调机，从而循环加热室内空气．所以说，真正加热室内空气的是室外空气中的热量；
（4）已知空气吸收的热量，根据Q=W可知需要消耗的电能．
【解析】
（1）氟利昂具有比热容大，液化温度低的特性；电动压缩机是通过压缩体积的方式液化氟利昂的；
（2）空调机5min消耗的电能：
W==0.1KW•h，
该空调的耗电功率：
P===1.2KW=1200W；
（3）室内空气的质量：
m=ρV=1.3kg/m3×40m3=52kg，
室内空气吸收的热量：
Q吸=cm△t=103J/（kg•℃）×52kg×10℃=5.2×105J，
空调机5min消耗的电能：
W=0.1KW•h=3.6×105J＜Q吸，
热泵只是搬运能量的设备，空气源热泵是从空气里面提取热量，把热量从温度低的地方搬到温度高的地方，不是电加热室内空气，故不违反能量守恒定律．
（4）用电热器加热，使房间温度升高10℃消耗的电能：
W电=Q=5.2×105J≈0.14KW•h．
答：（1）氟利昂具有比热容大，液化温度低的特性；电动压缩机是通过压缩体积的方式液化氟利昂的；
（2）该空调的耗电功率是1200W；
（3）室内空气吸收的热量是5.2×105J，该空调工作5min消耗的电能是3.6×105J，不违反能量守恒定律；
（4）用电热器加热，使房间温度升高10℃，至少需要消耗0.14KW•h的电能．