Question

“節能減排，開關未來”的活動于2008年3月22日--世界水日的當天在沈陽正式啟動；它倡導合理開關家用電器來節約能源．由此，小明想到父母經常為夜間是否要關閉飲水機而發生的爭執：母親認為應該關機，理由是飲水機在夜間無人飲水時仍在對熱水包里的水間歇性加熱，白白消耗電能．父親則認為不該關機，因為第二天重新開機為涼水加熱會消耗更多的電能．為了解決父母的爭執，小明設計了如下實驗：（實驗過程中只啟用飲水機的加熱功能）第二天晚上十點鐘，他關掉家中的其他用電器，僅留下飲水機單獨工作，記下電能表的示數為．第二天早晨，熱水包里的水溫達到預定溫度89℃，他又讀出電能表的示數為，此時是六點鐘．由此他計算出飲水機整夜消耗的電能W開．第二天晚上十點鐘，他將飲水機關閉，次日早晨六點鐘啟動飲水機將熱水包中30℃的水加熱到預定溫度89℃，用時12min．他查看了飲水機上的銘牌，計算出了此過程中飲水機消耗的電能W關．請你依據小明的實測數據和下表中飲水機銘牌上的信息求解：

額定電壓220V	熱水包容積1.2L
額定頻率50Hz	冷水包容積0.5L
制熱功率500W	保鮮柜容積16L
制冷功率98W	防觸電類型Ⅰ類

（1）飲水機夜間開機、關機兩種情況下消耗的電能W開和W關各是多少？哪種情況更省電？省了多少度電？
（2）熱水包內的水從30℃加熱到89℃時吸收的熱量是多少？此過程中飲水機的加熱效率是多少？[c_水=4.2×10³J/（kg℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]．

Answer 1

解：（1）W_開=376.4kw?h-376.1kw?h=0.3kw?h，
W_關=Pt=0.5kw×h=0.1kw?h=3.6×10⁵J，
由于W_開＞W_關，
所以關機狀態省電，
節省的電能：W_開-W_關=0.3kw?h-0.1kw?h=0.2kw?h．
答：飲水機夜間開機、關機兩種情況下消耗的電能W開和W關各是0.3kw?h和0.1kw?h，關機狀態省電，節省的電能0.2kw?h．
（2）水的質量m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.2×10^-3m³=1.2kg，
熱水包內的水從30℃加熱到89℃時吸收的熱量Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg℃）×1.2kg×（89℃-30℃）=297360J，
此過程中飲水機的加熱效率η===82.6%．
答：熱水包內的水從30℃加熱到89℃時吸收的熱量是297360J，此過程中飲水機的加熱效率是82.6%．
分析：（1）已知電能表晚上和第二天的示數，兩次示數之差就是當晚消耗的電能，還知飲水機的功率和工作時間，根據公式W=Pt可求消耗的電能，進行比較即可得出結論，二者之差就是節省的電能．
（2）已知熱水包內水的體積，根據公式m=ρV可求水的質量，還知水的初溫和末溫，根據公式Q=cm△t可求熱水包內的水從30℃加熱到89℃時吸收的熱量，吸收的熱量與消耗的電能的比值就是此過程中飲水機的加熱效率．
點評：本題考查消耗電能和吸收熱量以及加熱效率的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，還要理解電能表參數的物理意義，本題還告訴我們一定要養成節約用電的好習慣．