Question

电热加湿器工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度．下表是某同学设计的电热加 湿器部分参数，其发热电路如图所示，R₁、R₂为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，实现关、低、高档的转换．

额定电压	220V
额定最大发热功率	400W
水箱容积	4L
适用面积	40～60m^2

（1）若加热前水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，从加热到沸腾最短时间为3分钟，则电热槽中水的质量是多少千克？，结果保留两位小数）
（2）加湿器在低档时的发热功率；
（3）对于需要制冷的室内，电热加湿器会使其气温升高，请提出一条改进的建议．

Answer

（1）加热时间最短时，电热槽的发热功率为400W且不考虑热量的损失，根据W=Pt求出消耗的电能，根据W=Q吸=cm（t-t）求出电热槽中水的质量；
（2）由电路图可知，电热加湿器在高档时，R2被短路，电路中只有R1，根据P=求出R1的阻值，当加湿器在低档时，R1与R2串联，根据电阻的串联特点和P=结合R1、R2的阻值相同求出低档时的发热功率；
（3）电热加湿器会使需要制冷的室内气温升高，可以根据液体的沸点随压强的降低而降低进行改进．
【解析】
（1）加热时间最短时，电热槽的发热功率为400W且不考虑热量的损失，
根据W=Pt和Q吸=cm（t-t）可得：
P1t=cm（t2-t1），即400W×3×60s=4.2×103J/（kg•℃）×m×（100℃-20℃），
解得：m≈0.21kg；
（2）电热加湿器在高档时，R2被短路，电路中只有R1，
根据P=可得：
R1===121Ω，
当加湿器在低档时，R1与R2串联，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且R1=R2，
∴低档时的发热功率：
P低===200W；
（3）电热加湿器会使需要制冷的室内气温升高，可以降低电热槽内气压来降低沸点，达到改进的目的．
答：（1）电热槽中水的质量约为0.21kg；
（2）加湿器在低档时的发热功率为200W；
（3）改进的建议：降低电热槽内气压．