Question

7．閱讀下面的短文，回答問題．
空氣能熱水器
如圖甲所示，空氣能熱水器是吸收空氣的熱能來制造熱水的裝置，其耗能約為電熱水器的四分之一．空氣能屬于可再生的新能源，擁有先天的節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢．
如圖乙是空氣能熱水器的工作原理示意圖，它主要由儲水箱、毛細管、蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器等部件組成．制冷劑在毛細管、蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器之間循環(huán)，過程與我們所熟悉的電冰箱的制冷循環(huán)過程相同，其工作過程如下：
A．液態(tài)制冷劑經(jīng)過一段很細的毛細管緩慢地進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中迅速汽化，并從空氣中吸收熱能．
B．制冷劑汽化生成的蒸氣被壓縮機壓縮后變成高溫高壓的蒸氣進入冷凝器．
C．在冷凝器中，高溫高壓的蒸氣將熱能傳遞給冷水并發(fā)生液化．
制冷劑依此不斷循環(huán)流動，使水的溫度不斷上升．空氣能熱水器有一個很重要的指標是能效比，它是指水箱中的水吸收的熱能（Q）與壓縮機等電器消耗的電能（W）的比值，能效比越高，說明熱水器的制熱效果越好．
請回答下列問題：
（1）制冷劑在蒸發(fā)器中汽化，在冷凝器中液化．
（2）制冷劑在工作循環(huán)過程中，將空氣中的熱能不斷地“搬運”至水中．
（3）某品牌空氣能熱水器正常工作時的參數(shù)如下：

電源電壓	額定輸入功率/kW	進水溫度/℃	出水溫度/℃	能效比
220V	0.84	20	56	3.4

從表格中的數(shù)據(jù)可知，該空氣能熱水器正常工作1h可產(chǎn)生的熱水的體積為68L．[水的比熱容為c_水=4.2×10³ J/（ kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程叫液化，液化放熱；
（2）制冷劑在蒸發(fā)器中汽化吸熱，吸收空氣中的熱量，自身內(nèi)能增加，在冷凝器中液化放熱，所放出的熱量被水吸收，從而使水的內(nèi)能增加；
（3）能效比η=$\frac{Q}{W}$，水吸收的熱量可通過Q=cm（t-t_o）來運算，壓縮機等電器消耗的電能可以用W=Pt來進行計算，因此得η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{c{m}_{水}（t-{t}_{0}）}{Pt}$，此等式中，已知水的比熱、進入溫度和出水溫度、輸入工率和工作時間，由此算出水的質(zhì)量m，再根據(jù)公式V=$\frac{m}{ρ}$，便可求出產(chǎn)生的水的體積．

解答 解：（1）由題可知，在冷凝器中，高溫高壓的蒸氣發(fā)生液化并將熱能傳遞給冷水；
（2）制冷劑在工作循環(huán)過程中，在蒸發(fā)器中汽化吸收空氣熱量，內(nèi)能增加，再經(jīng)壓縮機壓縮成高溫高壓狀態(tài)后進入冷凝器液化，液化放熱且熱量被水吸收，因此制冷劑在工作循環(huán)過程中，將空氣中的熱能不斷地“搬運”至水中；
（3）根據(jù)題意，能效比η=$\frac{Q}{W}$，結(jié)合Q=cm（t-t_o）和W=Pt得：
η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{c{m}_{水}（t-{t}_{0}）}{Pt}$
m_水=$\frac{ηPt}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{3.4×0.84×1{0}^{3}W×1×3600s}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（56℃-20℃）}$=68kg；
V_水=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{68kg}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=0.068m³=68L
故答案為：（1）冷凝器；（2）空氣；水；（3）68．

點評 本題講述了空氣能熱水器的工作原理，要求我們掌握其工作過程中的物態(tài)變化，理解有關(guān)熱量和功率的運算公式，綜合性和應(yīng)用性都較強．