Question

【题目】如图是安装在襄阳东站内的一种即热式节能饮水机的原理图。烧开的水很烫不能即饮用，即热式节能饮水机中的热交换套管很好地解决了这一问题，它的奥秘在于将进水管与出水管贴在一起，利用进水管中的冷水给出水管中的开水降温，同时，进水管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧开。如图所示，当节能饮水机的出水流量为1.8L/min 时20℃的自来水经热交换套管后被预热成80℃的热水流进加热腔，同时有相同质量的100℃的开水从加热腔流进热交换套管变成可供直接饮用的温开水流出。

(1)可供直接饮用的温开水的温度是多少℃？(不计热交换套管中的热损失)

(2)若电加热器的效率为90%，则电加热器每分钟释放的热量为多少J?

Answer 1

【答案】(1) 40℃；(2) 1.68×105J。

【解析】

(1)由题意可知，20℃的自来水经热交换套管后被预热成80℃，同时相同质量的100℃的开水从加热腔流进热交换套管后变为温开水流出，所以，不计热损失时，根据热平衡方程，冷水吸收的热量和热水放出的热量相等，

Q吸=Q放

cm（80℃-20℃）=cm（100℃-t），

t=40℃；

(2)由饮水机的出水流量为1.8L/min可知，每分钟加热水的体积：

V=1.8L=1.8×10-3m3，

水的质量：

m′=ρV=1.0×103kg/m3×1.8×10-3m3=1.8kg，

水吸收的热量：

Q吸=cm′（t2-t1）=4.2×103J/（kg℃）×1.8kg×（100℃-80℃）=1.512×105J，

电加热器每分钟释放的热量为：

Q放==1.68×105J。

答：(1)供直接饮用的温开水的温度是40℃；

(2)若电加热器的效率为90%，则电加热器每分钟释放的热量为1.68×105J。