市场上有一种电热饮水机,如图1是饮水机的简化电路图,S是温控开关,R1是调节电阻,其阻值为176Ω,R2是供加热的电阻丝,饮水机的铭牌参数如图2所示.求:
(1)若饮水机正常工作的加热效率为90%,现将质量为1.5kg,初温为20℃的水在一标准大气压下烧开需要吸收的热量是多少?需加热多长时间?已知c水=4.2×103J/(kg•℃).(时间计算结果保留整数)
(2)当饮水机处于保温状态时,它的保温功率是多少?
市场上有一种电热饮水机,如图1是饮水机的简化电路图,S是温控开关,R1是调节电阻,其阻值为176Ω,R2是供加热的电阻丝,饮水机的铭牌参数如图2所示.求:
(1)若饮水机正常工作的加热效率为90%,现将质量为1.5kg,初温为20℃的水在一标准大气压下烧开需要吸收的热量是多少?需加热多长时间?已知c水=4.2×103J/(kg•℃).(时间计算结果保留整数)
(2)当饮水机处于保温状态时,它的保温功率是多少?
解:(1)一标准大气压下,水的沸点t=100℃,
把水烧开,水吸收的热量:
Q=c水m(t﹣t0)
=4.2×103J/(kg•℃)×1.5kg×(100℃﹣20℃)
=5.04×105J.
由η=×100%得,饮水机消耗的电能:
W==
=5.6×105J,
由P=知,饮水机需要加热的时间:
t==
≈509s.
(2)当温控开关S闭合时,电阻R1被短路,只电阻R2接入电路,饮水机处于加热状态,
由P=得加热电阻:
R2==
=44Ω,
当断开S时,R1、R2串联,饮水机处于保温状态,
电路总电阻R=R1+R2=176Ω+44Ω=220Ω,
则保温时电路中的电流I==
=1A,
所以饮水机的保温功率P保温=I2R2=(1A)2×44Ω=44W.
答:(1)这些水需要吸收的热量是5.04×105J;需加热509s;
(2)当饮水机处于保温状态时,它的保温功率是44W.