Question

電熱加濕器工作原理：加濕器水箱中部分水通過(guò)進(jìn)水閥門進(jìn)入電熱槽中受熱至沸騰，產(chǎn)生的水蒸氣通過(guò)蒸汽擴(kuò)散裝置噴入空氣中，從而提高空氣濕度。下表是某同學(xué)設(shè)計(jì)的電熱加濕器部分參數(shù)，其發(fā)熱電路如圖所示，R₁、R₂為阻值相同的發(fā)熱電阻，1、2、3、4為觸點(diǎn)，S為旋轉(zhuǎn)型開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)關(guān)、低、高檔的轉(zhuǎn)換。

額定電壓	220V
額定最大發(fā)熱功 率	400W
水箱容積	4L
適用面積	40～60m2

 
(1)若加熱前水溫為20℃，電熱槽內(nèi)氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，從加熱到沸騰最短時(shí)間為3分鐘，則電熱槽中水的質(zhì)量是多少千克？（不計(jì)熱損失，c_水=4.2×10³J/( kg·℃)，結(jié)果保留兩位小數(shù)）（3分）
(2)加濕器在低檔時(shí)的發(fā)熱功率；（3分）
(3)對(duì)于需要制冷的室內(nèi)，電熱加濕器會(huì)使其氣溫升高，請(qǐng)?zhí)岢鲆粭l改進(jìn)的建議。（1分）

Answer 1

(1) m="0.21kg(2)200W" (3) 可以降低電熱槽內(nèi)氣壓（解答合理均可）

解：（1）由于不計(jì)熱損失，即電熱被水全部吸收，
有：Q₁= Q₂ 即：P₁t= cm(t₂－t₁)
400W×3×60s=4.2×10³J/（kg·℃）×m×(100℃-20℃)
解之得電熱槽中水的質(zhì)量是m=0.21kg。
（2）電熱加濕器在高檔時(shí)，R₂被短路，電路中只有R₁，故有P₁=UI₁=
電熱加濕器在低檔時(shí)，R₁和R₂串聯(lián)，總電阻R=2R₁，有P₂= UI₂=
則：=0.5，由電加濕器的銘牌參數(shù)可知：P₂="0.5" P₁=0.5×400W=200W。
（3）可以降低電熱槽內(nèi)氣壓。（其他正確解答均可）
（1）欲求水的質(zhì)量，根據(jù)公式Q= cm△t，已知比熱容c、溫度變化量△t，如果再知道吸收的熱量則問(wèn)題可解，而此時(shí)水吸收的熱量就是電流所放出的熱量，電熱的功率已知，時(shí)間又已知，故質(zhì)量可求；（2）欲求低檔時(shí)的發(fā)熱功率，應(yīng)先確定低檔功率是電路中電阻最大時(shí)的狀態(tài)，即接觸點(diǎn)2、3時(shí)；此時(shí)的電功率不知道，但我們可以通過(guò)銘牌中的最大電功率是400W先列出一個(gè)式子來(lái)，最大電功率就是電阻值最小的電路狀態(tài)，即接觸點(diǎn)3、4時(shí)，R₂被短路，電路中只有R₁，將這最小功率與最大功率進(jìn)行比較即可得出低檔時(shí)的發(fā)熱功率；（3）由于電熱加濕器也是一個(gè)用電器，故消耗的電能總的來(lái)說(shuō)會(huì)使房間的能量增加，溫度升高，故如果在低壓下沸騰，會(huì)使水在較低的溫度下沸騰，這樣就會(huì)使室內(nèi)的氣溫不會(huì)升得太高。
【考點(diǎn)】電熱，電功率的計(jì)算。