Question

14．小明家新買了一個電熱水壺，如表是這個電熱水壺的主要技術(shù)參數(shù)，他根據(jù)自己所學(xué)的相關(guān)物理知識想對新水壺進(jìn)行以下驗證，于是在家里做起了實(shí)驗，他先把水倒入水壺標(biāo)定容量處，用溫度計測出水的初溫是20℃，然后接通電源，同時開始記錄時間，他發(fā)現(xiàn)9min水便燒開了（設(shè)當(dāng)時的氣壓為一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）【2L水質(zhì)量是2kg；C_水=4.2×10³J/（kg•℃）】
（1）燒開這壺水吸收了多少熱量？
（2）電熱水壺消耗了多少電能？
（3）比較（1）、（2）兩問所得的數(shù)據(jù)，你認(rèn)為合理嗎？

型號	SY-6
額定電壓	220V
額定功率	1100W
容量	2L

Answer 1

分析 （1）由銘牌可知電水壺的標(biāo)定容量即水的體積，利用密度公式變形即可求出水的質(zhì)量，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，再根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）根據(jù)P=Wt求出電熱水壺消耗的電能；
（3）比較兩個數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，電功大，水吸收的熱量小，可以從電能在傳遞過程中的利用率方面考慮．．

解答 解：（1）壺內(nèi)水的體積：
V=2L=2dm³=2×10^-3m³，
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg，
1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，則水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）
=6.72×10⁵J；
（2）電水壺正常工作時的功率為1100W，由P=$\frac{W}{t}$可得額，9min消耗的電能：
W=Pt=1100W×9×60s=5.94×10⁵J；
（3）分析計算結(jié)果可知，電熱水壺消耗的電能大于燒開這壺水吸收的熱量；
如果不考慮熱量散失，消耗的電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，二者相等，實(shí)際是存在熱量散失的，故吸收的熱量不可能大于消耗的電能，所以不合理．
答：（1）燒開這壺水吸收了6.72×10⁵J熱量；
（2）電熱水壺消耗了5.94×10⁵J電能；
（3）比較（1）、（2）兩問所得的數(shù)據(jù)，Q＞W(wǎng)，所以不合理．

點(diǎn)評 本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題，涉及到了密度公式和吸熱公式、電功公式的應(yīng)用，綜合性強(qiáng)；與生活相連，使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用．