为了测定某额定功率为1000W的电热水器的效率，物理小组的同学在热水器中加了2kg的水，让热水器正常工作，并绘出了通电加热过程中水温随时间变化情况图，求：（1）加热6min，水吸收了多

Question

为了测定某额定功率为1000W的电热水器的效率，物理小组的同学在热水器中加了2kg的水，让热水器正常工作，并绘出了通电加热过程中水温随时间变化情况图，求：
（1）加热6min，水吸收了多少热量？
（2）电热水器的效率是指水吸收的热量与电热水器放出的热量之比，该热水器正常工作时的效率为多少？
（3）如果采用效率为50%的煤气（热值为3.9×10⁷J/m³），那么要达到与该电热水器同样的效果，煤气的释放速度应达到每秒多少升？

Answer 1

（1）加热6min，由图可知，△t=50℃-20℃=30℃；
水吸收热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×30℃=2.52×10⁵J；
（2）∵热水器正常工作，
∴P=P_额=1000W，
加热6min消耗的电能：
W_电=Pt=1000W×60s×6=3.6×10⁵J，
热水机的效率：
η=(Q吸)/(W电)=(2.52×105J)/(3.6×105J)=70%；
（3）要达到与该电热水器同样的效果，煤气释放的热量：
Q_放=(Q吸)/(50%)=(2.52×105J)/(50%)=5.04×10⁵J，
需要燃烧的煤气：
V=(Q放)/(q)=(5.04×105J)/(3.9×107J/m3)≈1.292×10^-2m³=12.92L，
煤气的释放速度：
v_释放=(12.92L)/(6×60s)≈0.36L/s．
答：（1）加热6min，水吸收了多少热量为2.52×10⁵J；
（2）该热水器正常工作时的效率为70%；
（3）要达到与该电热水器同样的效果，煤气的释放速度应达到0.036L/s．