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6.为了测定额定功率为1600W的电热水器的效率,物理兴趣小组的同学在热水器中加入质量为2kg的水,让热水器正常工作5min,测得水温从20℃上升到70℃,求:(c=4.2×103 J/(kg.℃),天然气的热值为4×107J/m3)
(1)水吸收了多少热量;
(2)该热水器正常工作时的效率;
(3)若此过程改用天然气来加热,则至少需要多少m3天然气(设该热水器的效率不变).

分析 (1)由吸热公式Q=cm△t可以求出水所吸收的热量.
(2)利用W=Pt求出电热水器正常工作5min所消耗的电能,然后利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$即可求效率.
(3)已知热量和天然气热值,可利用公式V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$计算体积.

解答 解:(1)水吸收的热量:Q=cm(t-t0),
=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(70℃-20℃)
=4.2×105J.
(2)由P=$\frac{W}{t}$得:热水器正常工作5min所消耗的电能:
W′=Pt′=1600W×5×60s=4.8×105J.
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{4.8×1{0}^{5}J}$×100%=87.5%.
(3)由于该热水器的效率不变,若此过程改用天然气来加热,则Q=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{87.5%}$=4.8×105J.
由q=$\frac{{Q}_{放}}{V}$得:V=$\frac{{Q}_{放}}{{q}_{天然气}}$=$\frac{4.8×1{0}^{5}J}{4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=1.2×10-2m3
答:(1)水吸收了4.2×105J 的热量;
(2)该热水器正常工作时效率为87.5%;
(3)至少需要1.2×10-2m3天然气.

点评 掌握住吸收的热量的计算公式、电功率的变形公式、效率公式,直接计算即可,难度不大.

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