Question

18．閱讀下面的短文，回答問題．
空氣能熱水器在我國是一種新型的熱水器．它的工作原理如圖所示，其中壓縮機、冷凝器、配套節(jié)流器件、蒸發(fā)器組成了熱泵，熱泵中封裝了沸點很低的制冷劑．熱泵工作過程：①液態(tài)制冷劑經(jīng)過配套節(jié)流器件緩慢地進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中迅速汽化，并從空氣中吸收熱量；②制冷劑汽化生成的蒸氣進入壓縮機被壓縮后變成高溫高壓的蒸氣進入冷凝器；③在冷凝器中，高溫高壓的蒸氣將熱傳遞給水箱中的冷水并發(fā)生液化；④低溫低壓的液體經(jīng)過配套節(jié)流裝置后再次進入蒸發(fā)器中進行下一個循環(huán)．
某品牌兩種型號空氣能熱水器的測定參數(shù)如表（在環(huán)境溫度20℃，進水溫度20℃時測定）：

型號	A	B
額定/最高出水溫度（℃）	55/60
輸入功率（kW）	1.2	1.4
電源	220V/50Hz
熱水產(chǎn)率（L/h）（△t=35℃）	120	140
環(huán)境溫度	-10～50

（1）水箱中水的溫度升高，是通過熱傳遞方式增加了水的內(nèi)能．
（2）查表可知型號A的熱水產(chǎn)率為120L/h，它的物理意義是A型空氣能熱水器工作1h可以使120L的水溫度升高35℃．由此可推算，A型熱水器工作1h，使水箱中水獲得能量是1.764×10⁷J，制熱的功率是4.9kW．[水的比熱容c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）這種熱水器有一種性能參數(shù)叫做“能效比”，其定義為：當水吸收Q的熱量，電流所做的功為W時，能效比η=Q/W，則A型熱水器的能效比為4．（結(jié)算結(jié)果取整數(shù)）
（4）若B型熱水器能效比與A型熱水器相同，而出水溫度只要求達到45℃時，則它工作1h能產(chǎn)熱水192L．

Answer 1

分析 （1）改變內(nèi)能的方法：一是熱傳遞，二是做功；
（2）知道水的體積，利用m=ρV求水的質(zhì)量，知道溫度的升高值，利用吸熱公式求水吸收的熱量（水箱中水獲得能量），知道時間，利用P=$\frac{W}{t}$求制熱功率；
（3）利用W=Pt求消耗的電能，利用η=$\frac{Q}{W}$求能效比；
（4）求出B型熱水器1h消耗電能，根據(jù)能效比求水吸收的熱量，利用Q=c_水m_水△t=c_水ρ_水V△t求水的體積．

解答 解：
（1）水箱中水吸熱、溫度升高，是通過熱傳遞方式增加了水的內(nèi)能；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$得水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×120×10^-3m³=120kg，
水獲取的能量：
W=Q=cm△t=4.2×10³J/（kg℃）×120kg×35℃=1.764×10⁷J，
制熱功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.764×1{0}^{7}J}{3600s}$=4900W=4.9kW；
（3）A型熱水器1h消耗電能：
W=Pt=1.2kW×1h=1.2kW•h=1.2×3.6×10⁶J=4.32×10⁶J，
能效比η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{1.764×1{0}^{7}J}{4.32×1{0}^{6}J}$≈4；
（4）B型熱水器1h消耗電能：
W′=P′t=1.4kW×1h=1.4kW•h=1.4×3.6×10⁶J=5.04×10⁶J，
水吸收的熱量：
Q′=ηW′=4×5.04×10⁶J=2.016×10⁷J，
而Q′=c_水m_水△t=c_水ρ_水V′△t，
可得：c_水ρ_水V′△t=2.016×10⁷J，
即：4.2×10³J/（kg℃）×1×10³kg/m³×V′×（45℃-20℃）=2.016×10⁶J，
解得：V=0.192m³=192dm³=192L．
故答案為：
（1）熱傳遞；
（2）1.764×10⁷；4.9；
（3）4；
（4）192．

點評 本題考查了電功與熱量的綜合計算，涉及到熱量公式、密度公式、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是理解和應(yīng)用“能效比”的定義和和知識的遷移（電熱水器和電冰箱、空調(diào)機的工作原理）．