Question

微波炉是一种高效节能的家用电器（铭牌见下表），它的功率这么大，真的能省电吗？小宇做了如下探究实验：
将一瓶600mL（质量为600g）的矿泉水倒入玻璃杯中，用温度计测得初温为20℃．然后放入微波炉中，以最大功率加热2min，取出后测得水的温度为60℃，请根据小宇提供的实验数据求解下列问题：
（1）加热2min水吸收的热量．
（2）微波炉以最大功率加热2min消耗的电能和这段时间内微波炉的热效率分别是多少？
（3）小宇又用“220V、800W”的电热水壶使质量为2kg的水升高相同的温度，用了12min的时间，小宇通过计算终于明白了微波炉省电的原因，请你帮小宇写出计算过程．[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
（4）电热水壶和微波炉对物体加热的原理是否相同？请简要说明．

防触电保护类	额定容积20L
额定电压220V	电源频率50Hz
最大功率1000W	重量12kg

Answer 1

解：（1）水吸收的热量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×0.6kg×（60℃-20℃）=1.008×10⁵J；
（2）微波炉消耗的电能：W=Pt=1000W×2×60s=1.2×10⁵J．微波炉的热效率：η₁===84%；
（3）水吸收的热量：Q_吸′=cm′（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×2kg×（60℃-20℃）=3.36×10⁵J；
热水壶放出的热量：Q_放=W′=P′t′=800W×12×60s=5.76×10⁵J；热水壶的热效率η₂===58.3%．
η₁＞η₂，说明微波炉的效率比热水壶的效率高．
（4）微波炉与电水壶的工作原理是不相同的，电热水壶是通过电流做功产生热量，再经过热传递使水温升高，微波炉是通过加快水分子运动，使水的内能增加．
答：（1）加热2min水吸收的热量为1.008×10⁵J；　　
（2）微波炉消耗的电能为1.2×10⁵J；微波炉的热效率为84%；
（3）电水壶的热效率是58.3%，小于微波炉的热效率；
（4）不相同．电热水壶是通过电流做功产生热量，再经过热传递使水温升高，微波炉是通过加快水分子运动，使水的内能增加．
分析：（1）水吸收的热量要根据吸热公式，借助比热容来求出；
（2）微波炉消消耗的电能可利用公式W=Pt求出，从表中获得数据．水吸收的热量占微波炉放出热量的比就是其热效率；
（3）用同样的办法计算热水壶放出的热量，求出其热效率，与微波炉的热效率做比较；
（4）热水壶利用的是电流做功，通过热传递增加水的内能，而微波炉则是靠电磁波的作用，使分子运动的动能增大，直接增加内能．
点评：本题主要考查了热效率的计算，要用到吸热的公式和电功的公式，都是我们应该掌握的重要公式，数据较多，关键是要理清关系，同时，通过本题的计算也让我们了解了微波炉的原理与优势，从节约能源，提高热效率的角度，同样值得我们关注．