Question

为了测定某额定功率为1000W的电热水器的效率，物理兴趣小组的同学在电热水器中加了2kg的水，让电热水器正常工作，并绘制出通电加热过程中水温随时间的变化情况如图所示，已知水的比热容为C_水=4.2×10³J/求：
（1）加热2min，水的温度升高了多少℃
（2）加热4min，水吸收了多少热量？
（3）电热水器的效率是指水吸收的热量与电热水器放出的热量之比，该电热水器正常工作的效率为多少？

Answer

（1）由图象可知，加热2min水温由20℃上升到了30℃；
（2）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式求水吸收的热量（有用能量）．
（3）知道热水器正常工作，热水器的实际功率等于额定功率，利用W=Pt求消耗的电能（总能量），再利用效率公式求热水器正常工作时的效率．
【解析】
（1）由图可知，△t=30℃-20℃=10℃；
（2）水吸收热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（40℃-20℃）=1.68×105J；
（3）∵热水器正常工作，
∴P=P额=1000W，
加热4min消耗的电能：
W电=Pt=1000W×60s×4=2.4×105J，
热水机的效率：
η===70%．
答：（1）加热2min，水的温度升高了10℃；
（2）加热4min，水吸收了1.68×105J的热量；
（3）该热水器正常工作时的效率为70%．