(2)水深h=15cm=0.15m, 则壶底受到水的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1.5×103Pa; (3)1标准大气压下水的沸点是100℃,则水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×1.5kg×(100℃﹣20℃)=5.04×105J; 答:(1)此时水和热水壶的总质量是2kg; (2)加热前水对壶底的压强为1.5×103Pa;
(3)在标准大气压下加热水至沸腾,水至少要吸收5.04×105J热量。
4.(2019益阳,26) 某居民家安装了一台电热水器,其铭牌标示如下表所示。加满20℃的水后加热至70℃,已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃),干木材的热值q=1.2×107J/ kg 。
(1)水需要吸收多少热量?
(2)电热水器正常工作时至少需要多长时间?
(3)如果用干木材替代电热水器烧水,效率为14%,需要多少干木材?
5.(2019随州,19)随州的冬季不像北方有集中供暖,所以本地居民常选用一些小型电暖器越冬。如图甲电暖器有“高温、中温、低温”三挡,铭牌见下表(“中温”挡功率空出),其电路原理如图乙,S是自我保护开关,当电暖器倾倒时S自动断开,切断电源保证安全。当S、S1闭合,S2断开时电暖器为“低温”挡。(R1>R2)
求:(1)R1的阻值;
(2)“中温”挡正常工作时电路中的电流;
(3)若室内空气质量为50kg,用该电暖器的“高温”挡正常工作10min,放出热量的50%被室内空气吸收,那么可使室内气温升高多少?(假设空气的比热容为1.1×103J/(kg?℃))
解:(1)闭合开关S1,R1单独接入电路,R1>R2,根据P=R1的阻值:R1=
=
=110Ω;
可知电暖气处于低温;
(2)闭合S1为“低温”挡,R1单独接入电路;单独闭合S2为“中温”挡,“高温”挡为S1、S2同时闭合,R1、R2并联。
P中温=P高温﹣P低温=1600W﹣440W=1160W; 根据P=UI可得,“中温档”正常工作时的电流: I2=
=
≈5.27A;
(3)因为P=,
所以电暖器的“高温”档正常工作10min,放出的热量: W=P高温t=1600W×10×60s=9.6×105J; 空气吸收的热量:
Q吸=ηW=50%×9.6×105J=4.8×105J, 由Q吸=cm△t可得,房间空气升高的温度: △t=答:
(1)R1的电阻是11Ω;
(2)电暖器“中温”档正常工作时的电流是5.27A; (3)可使此房间的空气温度升高8.73℃。
6.(2019淮安,24)如图是一款家庭常用的电热水壶,经测量该电热水壶的质量为0.6kg,它与桌面的 接触面积为0.02m2。该电热水壶的额定电压为220V,额定功率为1000W.[g取10 N/kg, 水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
=
≈8.73℃。
(1)求电热水壶的额定电流(保留一位小数) (2)求电热水壶静止放在水平桌面上对桌面的压强。
(3)用此电热水壶将1kg,初温为20℃的水加热到100℃,水至少吸收多少热量? (4)电热水壶正常工作时,若不考虑热量损失,将壶中质量为lkg、初温为20℃的水加热到100 ℃需要多长时间。
解:(1)由P=UI可得,电热水壶的额定电流:I?(2)电热水壶对桌面的压力:
P1000W??4.5A U220VF=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N,
电热水壶对桌面的压强:p?(3)水吸收的热量:
F6N??300Pa S0.02m2Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(100℃-20℃)=336000J;
(4)已知不考虑热量损失,所以消耗的电能W=Q=336000J, 由P?W336000JW 可得,需要的加热时间:t???336s tP1000W7.(2019苏州,28)某款电热水壶的相关信息如表所示,现在该水壶内装入质量为1kg、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(不计热量损失)求:
(1)装入水后水壶对桌面的压强p; (2)水吸收的热量Q;
(3)将水烧开所需时间t;(c=4.2×103J/(kg·℃),g=10N/kg)
解:(1)壶内装入质量为1kg的水,重力是:G水=mg=1kg×10N/kg=10N, 装入水后水壶对桌面的压力是:F=10N+5N=15N; 装入水后水壶对桌面的压强是:p?F15N =750Pa; ?S200?10?4m2(2)水壶装了质量为1kg,初温为20℃的水,标准大气压下水的沸点是100℃,则水吸收的热量是:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J∕(kg?℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J;