Question

【題目】如圖是安裝在襄陽東站內的一種即熱式節(jié)能飲水機的原理圖。燒開的水很燙不能即飲用，即熱式節(jié)能飲水機中的熱交換套管很好地解決了這一問題，它的奧秘在于將進水管與出水管貼在一起，利用進水管中的冷水給出水管中的開水降溫，同時，進水管中的冷水被預熱后送到加熱腔中用電加熱器燒開。如圖所示，當節(jié)能飲水機的出水流量為1.8L/min 時20℃的自來水經(jīng)熱交換套管后被預熱成80℃的熱水流進加熱腔，同時有相同質量的100℃的開水從加熱腔流進熱交換套管變成可供直接飲用的溫開水流出。

(1)可供直接飲用的溫開水的溫度是多少℃？(不計熱交換套管中的熱損失)

(2)若電加熱器的效率為90%，則電加熱器每分鐘釋放的熱量為多少J?

Answer 1

【答案】(1) 40℃；(2) 1.68×105J。

【解析】

(1)由題意可知，20℃的自來水經(jīng)熱交換套管后被預熱成80℃，同時相同質量的100℃的開水從加熱腔流進熱交換套管后變?yōu)闇亻_水流出，所以，不計熱損失時，根據(jù)熱平衡方程，冷水吸收的熱量和熱水放出的熱量相等，

Q吸=Q放

cm（80℃-20℃）=cm（100℃-t），

t=40℃；

(2)由飲水機的出水流量為1.8L/min可知，每分鐘加熱水的體積：

V=1.8L=1.8×10-3m3，

水的質量：

m′=ρV=1.0×103kg/m3×1.8×10-3m3=1.8kg，

水吸收的熱量：

Q吸=cm′（t2-t1）=4.2×103J/（kg℃）×1.8kg×（100℃-80℃）=1.512×105J，

電加熱器每分鐘釋放的熱量為：

Q放==1.68×105J。

答：(1)供直接飲用的溫開水的溫度是40℃；

(2)若電加熱器的效率為90%，則電加熱器每分鐘釋放的熱量為1.68×105J。