Question

张华同学家新买了一台电热水器，说明书的部分内容如右表所示．张华按说明书要求给热水器装满水，通电30min，观察到热水器上温度计示数由24℃上升到40℃．求：
（1）在加热过程中，水箱中水吸收的热量是多少？[c_水=4.2×10³J/]
（2）电热水器加热过程中消耗的电能是多少？
（3）在上述烧水过程中，热水器的效率是多大？
（4）比较（1）、（2）两问计算结果，你认为违背能量守恒吗？为什么？

Answer

（1）知道水箱的容积，利用密度公式求水的质量，根据公式Q吸=cm△t求水箱中水吸收的热量；
（2）知道输入功率（加热功率），根据公式W=Pt可求电热水器加热过程中消耗的电能；
（3）水吸收的热量为有用能量，消耗的电能为总能量，利用效率公式求热水器的效率；
（4）根据计算结果比较，没有违背能量守恒，因为能量有散失．
【解析】
（1）水箱里水的体积：v=50L=0.05m3，
水箱里水的质量：
m=ρv=1000kg/m3×0.05m3=50kg，
水箱中水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（40℃-24℃）=3.36×106J．
（2）电热水器加热过程中消耗的电能：
W电=Pt=2000W×30×60s=3.6×106J；
（3）热水器的效率：
η==≈93.3%；
（4）电热水器消耗的电能没有被水全部吸收，有部分能量散失了，水箱也吸收了部分热量，不违背能量守恒定律．
答：（1）水箱中水吸收的热量是3.36×106J；
（2）电热水器加热过程中消耗的电能是3.6×106J；
（3）在上述烧水过程中，热水器的效率是93.3%；
（4）没有，水箱也吸收了部分热量．