如图所示是某款电热水壶及相关信息表。现在该水壶内装入1L、初温为20℃的水,放置在水平桌面上。接通电源使其正常工作,在标准大气压下将水烧开。求:
额定功率 | 1000W |
自重 | 5N |
与桌面接触面积 | 200cm2 |
(1)装入水后水壶对桌面的压强;
(2)水吸收的热量;
(3)此电热水壶在额定电压下正常工作7min可将1L水烧开,试计算该电热水壶的加热效率。(c水=4.2×103J/(kg•℃),g=10N/kg)
(1)装入水后水壶对桌面的压强为750Pa;
(2)水吸收的热量为3.36×105J;
(3)该电热水壶的加热效率为80%。
【分析】(1)知道水壶内装水的体积,根据ρ=求出水壶内装水的质量,根据G=mg求出水壶内水的重力,装入水后水壶对桌面的压力等于水和水壶的重力之和,根据p=求出装入水后水壶对桌面的压强;
(2)知道水的质量和比热容以及初温、末温(在标准大气压下水的沸点是100℃),根据Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量;
(3)电热水壶在额定电压下正常工作时的功率和额定功率相等,根据W=Pt求出消耗的电能,利用η=×100%求出该电热水壶的加热效率。
【解答】(1)水壶内装水的体积:
V水=1L=1dm3=1×10﹣3m3,
由ρ=可得,水壶内装水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg,
水壶内水的重力:
G水=m水g=1kg×10N/kg=10N,
装入水后水壶对桌面的压力:
F=G水+G水壶=10N+5N=15N,
装入水后水壶对桌面的压强:
p===750Pa;
(2)在标准大气压下水的沸点是100℃,则水吸收的热量:
Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J∕(kg•℃)×1kg×(100℃﹣20℃)=3.36×105J;
(3)由P=可得,电热水壶消耗的电能:
W=Pt′=1000W×7×60s=4.2×105J,
该电热水壶的加热效率:
η==×100%=80%。
【点评】本题考查了密度公式、重力公式、压强公式、吸热公式、电功公式、效率公式的综合应用,要注意在标准大气压下水的沸点是100℃。