“节能减排,开关未来”的活动于2008年3月22日--世界水日的当天在沈阳正式启动;它倡导合理开关家用电器来节约能源.由此,小明想到父母经常为夜间是否要关闭饮水机而发生的争执:母亲认为应该关机,理由是饮水机在夜间无人饮水时仍在对热水包里的水间歇性加热,白白消耗电能.父亲则认为不该关机,因为第二天重新开机为凉水加热会消耗更多的电能.为了解决父母的争执,小明设计了如下实验:(实验过程中只启用饮水机的加热功能)第二天晚上十点钟,他关掉家中的其他用电器,仅留下饮水机单独工作,记下电能表的示数为
.第二天早晨,热水包里的水温达到预定温度89℃,他又读出电能表的示数为
,此时是六点钟.由此他计算出饮水机整夜消耗的电能W开.第二天晚上十点钟,他将饮水机关闭,次日早晨六点钟启动饮水机将热水包中30℃的水加热到预定温度89℃,用时12min.他查看了饮水机上的铭牌,计算出了此过程中饮水机消耗的电能W关.请你依据小明的实测数据和下表中饮水机铭牌上的信息求解:
额定电压220V | 热水包容积1.2L |
额定频率50Hz | 冷水包容积0.5L |
制热功率500W | 保鲜柜容积16L |
制冷功率98W | 防触电类型Ⅰ类 |
(1)饮水机夜间开机、关机两种情况下消耗的电能W开和W关各是多少?哪种情况更省电?省了多少度电?
(2)热水包内的水从30℃加热到89℃时吸收的热量是多少?此过程中饮水机的加热效率是多少?[c
水=4.2×10
3J/(kg℃),ρ
水=1.0×10
3kg/m
3].
答案:
分析:(1)已知电能表晚上和第二天的示数,两次示数之差就是当晚消耗的电能,还知饮水机的功率和工作时间,根据公式W=Pt可求消耗的电能,进行比较即可得出结论,二者之差就是节省的电能.
(2)已知热水包内水的体积,根据公式m=ρV可求水的质量,还知水的初温和末温,根据公式Q=cm△t可求热水包内的水从30℃加热到89℃时吸收的热量,吸收的热量与消耗的电能的比值就是此过程中饮水机的加热效率.
解答:解:(1)W开=376.4kw•h-376.1kw•h=0.3kw•h,
W关=Pt=0.5kw×h=0.1kw•h=3.6×105J,
由于W开>W关,
所以关机状态省电,
节省的电能:W开-W关=0.3kw•h-0.1kw•h=0.2kw•h.
答:饮水机夜间开机、关机两种情况下消耗的电能W开和W关各是0.3kw•h和0.1kw•h,关机状态省电,节省的电能0.2kw•h.
(2)水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×1.2×10-3m3=1.2kg,
热水包内的水从30℃加热到89℃时吸收的热量Q=cm(t-t)=4.2×103J/(kg℃)×1.2kg×(89℃-30℃)=297360J,
此过程中饮水机的加热效率η===82.6%.
答:热水包内的水从30℃加热到89℃时吸收的热量是297360J,此过程中饮水机的加热效率是82.6%.