Question

如圖所示是目前常用的一種家用電熱水壺，某校物理課外實踐活動小組的同學們?yōu)榱肆私庖汇懪泼撀涞倪@種電熱水壺的性能，進行了下面的探究實驗：在壺中裝入1 kg水后開始通電加熱，每隔1分鐘測一次水溫，到第4分鐘時斷開電路．水溫開始下降，同樣也是每隔1分鐘測一次水溫，得到的數(shù)據(jù)如下表所示：

因盛水塑制容器的質量和比熱較小，實驗中活動小組的同學們未考慮其吸收和放出的熱量．請你根據(jù)該小組的同學們提供的數(shù)據(jù)粗略求出：

(1)將這壺水燒開所需時間．

(2)壺中水在前后4 min內吸收和放出的熱量．

(3)該電熱水壺的熱效率．

(4)該電熱水壺中電熱管的電功率．

Answer 1

答案：（1）從表格中可以看出，加熱過程中每分鐘升溫12.5℃，到第4分鐘時水溫已升至75℃，
在通常情況下，水溫升至100℃為燒開，則還需要的時間為

100℃?70℃

12.5℃/min

=2min，
所以，將這壺水燒開共需4min+2min=6min；
（2）壺中水在前4分鐘內水溫從25℃達到75℃，則水吸收的熱量：
Q吸=cm（t-t0）
=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（75℃-20℃）
=2.1×105J，
壺中水在后4分鐘內水溫從75℃降到67℃，則水放出的熱量：
Q放=cm（t-t′）
=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（75℃-67℃）
=3.36×104J；
（3）水在加熱的過程中吸熱的同時會散熱，近似情況下，散熱的多少即為水在后4分鐘放出的熱量，
所以，電熱水壺總共提供給水的熱量：
Q總=2.1×105J+3.36×104J=2.436×105J，
則熱效率：
η=

Q吸

Q總

×100%=

2.1×105J

2.436×105J

×100%≈86.2%；
（4）電熱水壺的電功率：
P=

Q總

t

=

2.436×105J

240s

=1050W．
答：（1）將這壺水燒開所需時間為6min；
（2）壺中水在前后4分鐘內吸收和放出的熱量分別為2.1×105J、3.36×104J；
（3）該電熱水壺的熱效率為86.2%；
（4）該電熱水壺中電熱管的電功率為1050W．