Question

有种太阳能、电能两用热水器，该热水器用电加热时的额定功率为2000w，晴天时在西宁地区，这种热水器一天内吸收的太阳别能为2.8×10⁷J，能将水箱内80kg初温为20℃的水加热到70℃c_水=4.2×10³J/（kg℃）。求

（1）80kg水吸收的热量是多少？

（2）该热水器将太阳能转化为内能的效率是多少？

（3）如果遇到阴雨天改用电加热，热水器在正常工作时，将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度需要多长时间（假设所消耗电能全部转化为内能）？

（4）用电高峰期，家中只有液晶电视机和热水器工作时，热水器将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度，实际用时1×10⁴s，通过电能表测得此过程共耗电1.8×10⁷J，此时热水器和液晶电视机的实际电功率分别为多大（假设热水器所消耗电能全部转化为内能）？

Answer

（1）1.68×107J；（2）60%；（3）8400s；（4）1680W和120W

【解析】

（1）根据Q吸=cm△t知道， 80kg水吸收的热量是：Q吸=cm△t=4.2×4.2×103 J/（kg•℃）×80kg×（70-20）℃=1.68×107 J；

（2）这种热水器一天内吸收的太阳能是：Q总=2.8×107J，所以，该热水器将太阳能转化为内能的效率是：η=Q吸/Q总×100%=1.68×107J/2.8×107J×100%=60%；

（3）假设热水器所消耗电能全部转化为内能，则W电=Q吸=1.68×107 J；

因为W电=Q吸=Pt，所以t=W电/P额=1.68×107J/2000W=8400s；

（4）根据题意知道，热水器实际吸收的热量是=1.68×107 J，实际用时1×104s，所以，热水器的实际功率是：P热=W热/t=1.68×107J/1×104s=1680W，

故液晶电视机消耗的电能是：W液=W总-W热=1.8×107 J-1.68×107 J=1.2×106 J；

所以，液晶电视机的实际功率是：P液=W液/t=1.2×106J/1×104s=120W。