图甲是目前市场上出现的世界上热效率最高的一种新型热水器--空气能热水器.它是通过吸收空气中的热量来制造热水的“热量搬运装置．图乙是其工作流程:压缩机将冷媒气体(与冰箱中的制冷物质氟利昂类似)变成高温高压气体.经冷凝器时被水箱内的水吸热变成液态.再经配套器件后进入蒸发器.由于蒸发器的压力骤然降低.液态的冷媒迅速变成气态.吸收大量周围空� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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11．图甲是目前市场上出现的世界上热效率最高的一种新型热水器--空气能热水器，它是通过吸收空气中的热量来制造热水的“热量搬运”装置．图乙是其工作流程：压缩机将冷媒气体（与冰箱中的制冷物质氟利昂类似）变成高温高压气体，经冷凝器时被水箱内的水吸热变成液态，再经配套器件后进入蒸发器，由于蒸发器的压力骤然降低，液态的冷媒迅速变成气态，吸收大量周围空气的热量，并进入下一个循环．如图丙为其电路部分的简化图．其工作原理是：空气能热水器在工作时，吸收空气中的能量为Q₁，消耗的电能为Q₂，电能转化为被水吸收的能量为Q₃，最终热水得到的能量为Q₄．它的热效率（Q₄/Q₂的比值）可以达到300%～500%．图丁为该空气能热水器的一些技术参数．根据上述信息回答下列问题：

（1）工作时蒸发器中冷媒发生汽化现象（填一种物态变化名称）．
（2）此空气能热水器的额定输入电流是多少？（计算结果保留两位小数）
（3）在不考虑热量损失时，用额定输入功率是1400W，热效率是400%的空气能热水器将200kg的水从15℃加热到55℃，理论上需要多少时间（已知200kg的水从15℃加热到55℃需要吸收3.36×10⁷J热量）？与热效率是80%的电热水器相比，该热水器给同样多的水加热可节省多少焦耳的电能？

分析（1）物质由液态变为气态叫做汽化；
（2）利用P=UI求出电流；
（3）知道水的质量、比热、升高的温度，根据Q₄=cm（t-t₀）求出水吸收的热量．
水吸收的热量一种用电热水器直接加热，电热水器放出热量的80%被水吸收，列出等式，求出利用电热水器需要的时间，根据W_电=Pt₁求出消耗的电能．
水吸收的热量另一种用空气能热水器加热，利用已知中的η₂=$\frac{{Q}_{4}}{{Q}_{2}}$=$\frac{{Q}_{4}}{P{t}_{2}}$列出等式，求出利用空气能热水器需要的时间，根据W=Pt₂求出消耗的电能．

解答解：
（1）工作时，液态的冷媒迅速变成气态，发生了汽化；
（2）由技术参数表知，额定输入功率和额定电压，由P=UI可得：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1400W}{220V}$≈6.36A；
（3）Q₄=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×200kg×（55℃-15℃）=3.36×10⁷J，
因为W_电=Pt₁=1400W×t₁，
Q₄=η₁W_电，
3.36×10⁷J=80%×1400W×t₁，
则t₁=3×10⁴s，
W_电=Pt₁=1400W×3×10⁴s=4.2×10⁷J．
Q₂=W=Pt₂，
η₂=$\frac{{Q}_{4}}{{Q}_{2}}$=$\frac{{Q}_{4}}{P{t}_{2}}$，
400%=$\frac{3.36×1{0}^{7}J}{1400W×{t}_{2}}$，
故t₂=6×10³s，
W=Pt₂=1400W×6×10³s=8.4×10⁶J．
节省的能量为：△W=4.2×10⁷J-8.4×10⁶J=3.36×10⁷J．
答：（1）汽化；
（2）此空气能热水器的额定输入电流是6.36A；
（3）在不考虑热量损失时，用额定输入功率是1400W，热效率是400%的空气能热水器将200kg的水从15℃加热到 55℃，理论上需要6×10³s时间；
与热效率是80%的电热水器相比，该热水器给同样多的水加热可节省3.36×10⁷J的电能．

点评本题考查了对物态变化的认识、功率、热量、效率公式的应用，空气能热水器属于新产品，针对新产品，重大事件，都是中考的热点，一定要关注．

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