Question

熱水器的“能效比”是衡量熱水器性能的指標(biāo)之一．空氣源熱泵熱水器是新一代高“能效比”（“能效比”為熱泵機(jī)組產(chǎn)出的熱量與投入的電能之比）的熱水裝置，其工作原理簡(jiǎn)化為如圖所示．工作物質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收空氣的熱迅速汽化，通過消耗少量電能驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)將其壓縮成高溫高壓的氣體，在冷凝器內(nèi)液化放出熱量，并對(duì)冷水加熱，使水溫升高，達(dá)到制熱水的目的．下表是某型號(hào)熱泵熱水器的部分參數(shù)，其中60L/h表示此熱水器當(dāng)進(jìn)水溫度為15℃，出水溫度為55℃時(shí)，每小時(shí)可出熱水60L．[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]

額定制熱水量	60L/h
額定電壓/頻率	220V/50Hz
額定輸入功率	770W
水箱型號(hào)	100L

（1）下列有關(guān)空氣源熱泵熱水器的說法，其中正確的是

①

（填序號(hào)）．
①在低溫工作物質(zhì)處，工作物質(zhì)從空氣中吸熱；
②在低溫工作物質(zhì)處，空氣從工作物質(zhì)中吸熱；
③在高溫工作物質(zhì)處，工作物質(zhì)從冷水中吸熱；
④由于電流的熱效應(yīng)，熱水吸收的熱量一部分來自于電流產(chǎn)生的熱量
（2）60L水溫度從15℃升高到55℃吸收的熱量是多少？
（3）此熱水器正常工作1h消耗的電能是多少？
（4）此熱水器的“能效比”

＞

100%（＞、=、＜）．結(jié)合工作原理說明使用該熱水器比電熱水器節(jié)省費(fèi)用的原因．

Answer 1

分析：（1）空氣源熱泵熱水器工作過程如下：
A．液態(tài)制冷劑經(jīng)過一段很細(xì)的毛細(xì)管緩慢地進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器迅速汽化，并從空氣中吸收熱量；
B．制冷劑汽化生成的蒸氣被壓縮機(jī)壓縮后變成高溫高壓的蒸氣進(jìn)入冷凝器；
C．在冷凝器中，高溫高壓的蒸氣將熱量傳遞給冷水并發(fā)生液化；
制冷劑依此不斷循環(huán)流動(dòng)，使水的溫度不斷上升；
（2）知道水的體積、水的比熱容、水的溫度升高值，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（3）已知熱水器的功率和正常工作時(shí)間，利用W=Pt即可求出1h消耗的電能；
（4）根據(jù)“能效比”為熱泵機(jī)組產(chǎn)出的熱量與投入的電能之比來分析此題．

解答：解：（1）分析空氣源熱泵的工作過程可知，在低溫工作物質(zhì)處，工作物質(zhì)從空氣中吸熱，然后在高溫工作物質(zhì)處，工作物質(zhì)從冷水中放熱，如此循環(huán)，使水的溫度不斷上升，在此過程中，電能只是用來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的，沒有轉(zhuǎn)化成內(nèi)能；
故①符合題意；
（2）水的質(zhì)量 m=ρv=1.0×10³kg/m³×60×10^-3m³=60kg，
水吸收的熱量Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×60kg×（55℃-15℃）=1.008×10⁷J；
（3）熱水器消耗的電能W=Pt=770W×1×3600s=2.772×10⁶J；
（4）因?yàn)椤澳苄П取睘闊岜脵C(jī)組產(chǎn)出的熱量與投入的電能之比，所以每小時(shí)，60L水溫度從15℃升高到55℃吸收的熱量為1.008×10⁷J，而消耗的電能為2.772×10⁶J．
所以熱水器的“能效比”大于100%；
因?yàn)樵跓岜脽崴�器中，水吸收的熱量大部分來源于空氣，然后通過消耗少量電能獲得，而空氣中的熱是不用消耗電能的；
故答案為：（1）①；
（2）60L水溫度從15℃升高到55℃吸收的熱量是1.008×10⁷J；
（3）此熱水器正常工作1h消耗的電能是2.772×10⁶J；
（4）＞；熱泵熱水器中，水獲得的內(nèi)能大部分來源于空氣，其余來源于電能，則空氣提供的內(nèi)能是免費(fèi)的．

點(diǎn)評(píng)：此題主要考查學(xué)生對(duì)熱量的計(jì)算和電功的計(jì)算的理解和掌握，空氣能熱水器屬于新產(chǎn)品，針對(duì)新產(chǎn)品，重大事件，都是中考的熱點(diǎn)，一定要關(guān)注．