Question

12．为应对全球金融危机，我国政府出台了家电下乡政策，空气源热泵热水器（如图所示）被列入家电下乡的上皮目录，它的基本工作原理如下：
热媒在热泵的作用下在系统内循环流动，它在热泵内完成气态的升压升温过程（温度高达100℃），它进入散热器后释放出高温热量加热水，同时自己被冷却并转化为液态①；当它运行到吸热器后，液态热媒迅速吸热再次转化气态②，同时温度下降至零下20℃左右，这时吸热器周边的空气就会源源不断地将低温热量传递给热媒．热媒不断循环就实现了空气中的低温热量转变为高温热量并加热冷水的过程．
空气源热泵热水器所消耗的电能仅是带动热泵工作，由于大量空气中的热量进入系统，使热水得到的能量远远大于热泵消耗的电能，空气能热水器最主要的性能指标是“制热系数”，制热系数就是指用户获得的热能同热水器消耗的电能的比值，它可高达300%以上．
（1）试写出文中划线部分的两个物态变化的名称：①液化，②汽化．
（2）家庭每天用60℃热水200㎏，若水的初温是15℃，则水吸收的热量为3.78×10⁷J（水的比热容c=4.2×10³J/（kg•℃））．
（3）若该家庭使用空气源热泵热水器提供热水，空气源热泵热水器的“制热系数”，是315%，每天需要消耗的电能是1.2×10⁷J，合3.3千瓦时．
（4）热泵热水器中水增加的内能是能量的转移（填“转移”或“转化”）．

Answer 1

分析 （1）物质从气态变为液体叫液化，物质从液态变为气态叫汽化，根据变化前后的状态判断；
（2）知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容，根据吸热公式Q_吸=cm△t计算出水吸收的热量；
（3）知道空气源热泵热水器的制热系数（用户获得的内能同热水器消耗的电能的比值），可求每天需要消耗的电能，而1kW•h=3.6×10⁶J，据此求解；
（4）改变内能的方法有：做功和热传递，做功实质是能量的转化、热传递实质是能量的转移．

解答 解：
（1）热媒从气态转化为液态叫液化，当它运行到吸热器后，液态热媒转化气态叫汽化；
（2）水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×200kg×（60℃-15℃）=3.78×10⁷J；
（3）由题知，$\frac{{Q}_{吸}}{{W}_{电}}$=315%，
所以每天需要消耗的电能：
W_电=$\frac{{Q}_{吸}}{315%}$=$\frac{3.78×1{0}^{7}J}{315%}$=1.2×10⁷J≈3.3kW•h；
（4）空气的热转移给水，使热泵热水器中水内能增加、温度升高，发生了能量的转移．
故答案为：（1）液化；汽化（2）3.78×10⁷J；（3）1.2×10⁷；3.3；（4）转移．

点评 本题以空气源热泵热水器为背景，考查了学生对物态变化（液化、汽化）、吸热公式、改变内能方法的了解与掌握，题干内容较多，仔细阅读，从中得出相关信息并利用好是本题的关键．