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物理科代表和班长就放学后是否关教室里的饮水机的问题发生争执,班长认为不应关机,因...

物理科代表和班长就放学后是否关教室里的饮水机的问题发生争执,班长认为不应关机,因为第二天重新开机给冷水加热既费时又会消耗更多的电能;物理科代表认为应该关机,理由是饮水机在放学后从17:00到第二天08:00共15h期间会间歇性加热,白白消耗电能,反复加热的水也不利于身体健康.
次日早晨,他俩先观察到如图所示的饮水机有加热和保温两个档位,铭牌数据如下表.然后启动饮水机,将热水箱中的30℃的冷水加热到90℃,用时10min.他俩继续观察,发现保温28min后加热器会重新加热,2min后又回到保温状态.(饮水机始终在额定电压下工作)     
 水桶容量 20L
 热水箱水量 1kg
 额定电压 220V
 加热功率 500W
 保温功率 50W
(1)热水箱中30℃的冷水加热到90℃所吸收的热量是多少?[c=4.2×103J/]
(2)将热水箱中30℃的冷水加热到90℃消耗的电能是多少?
(3)通过计算比较谁的做法更节能.(假设放学时饮水机刚好处于保温状态,工作过程中间歇加热的规律不变)

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(1)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; (2)由铭牌知道加热功率,知道将热水箱中的30℃的冷水加热到90℃用时10min.利用W=Pt求10min消耗的电能; (3)由题知“发现保温28min后加热器会重新加热,2min后又回到保温状态”可知,间歇加热的规律:每半小时保温28min、加热2min,那么15h,保温28×30min、加热2×30min,知道加热功率和保温功率,利用W=Pt求消耗的电能和(2)比较得出结论. 【解析】 (1)水吸收的热量: Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(90℃-30℃)=2.52×l05J; (2)饮水机加热时消耗的电能: W=Pt=500W×10×60s=3×105J; (3)关闭,第二天消耗的电能: W=3×105J; 不关,间歇性加热15h期间: 保温消耗电能: W1=P保温t保温=50W×28×30×60s=2.52×l06J; 加热消耗电能: W2=P加热t加热=500W×2×30×60s=1.8×l06J; W总=W1+W2=2.52×l06J+1.8×l06J=4.32×l06J; ∵W总>W, ∴物理科代表的做法更节能. 答:(1)热水箱中30℃的冷水加热到90℃所吸收的热量是2.52×105J; (2)将热水箱中30℃的冷水加热到90℃消耗的电能是3×105J; (3)物理科代表的做法更节能.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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