Question

【題目】如圖是安裝在襄陽(yáng)東站內(nèi)的一種即熱式節(jié)能飲水機(jī)的原理圖。燒開(kāi)的水很燙不能即飲用，即熱式節(jié)能飲水機(jī)中的熱交換套管很好地解決了這一問(wèn)題，它的奧秘在于將進(jìn)水管與出水管貼在一起，利用進(jìn)水管中的冷水給出水管中的開(kāi)水降溫，同時(shí)，進(jìn)水管中的冷水被預(yù)熱后送到加熱腔中用電加熱器燒開(kāi)。如圖所示，當(dāng)節(jié)能飲水機(jī)的出水流量為1.8L/min 時(shí)20℃的自來(lái)水經(jīng)熱交換套管后被預(yù)熱成80℃的熱水流進(jìn)加熱腔，同時(shí)有相同質(zhì)量的100℃的開(kāi)水從加熱腔流進(jìn)熱交換套管變成可供直接飲用的溫開(kāi)水流出。

(1)可供直接飲用的溫開(kāi)水的溫度是多少℃？(不計(jì)熱交換套管中的熱損失)

(2)若電加熱器的效率為90%，則電加熱器每分鐘釋放的熱量為多少J?

Answer 1

【答案】(1) 40℃；(2) 1.68×105J。

【解析】

(1)由題意可知，20℃的自來(lái)水經(jīng)熱交換套管后被預(yù)熱成80℃，同時(shí)相同質(zhì)量的100℃的開(kāi)水從加熱腔流進(jìn)熱交換套管后變?yōu)闇亻_(kāi)水流出，所以，不計(jì)熱損失時(shí)，根據(jù)熱平衡方程，冷水吸收的熱量和熱水放出的熱量相等，

Q吸=Q放

cm（80℃-20℃）=cm（100℃-t），

t=40℃；

(2)由飲水機(jī)的出水流量為1.8L/min可知，每分鐘加熱水的體積：

V=1.8L=1.8×10-3m3，

水的質(zhì)量：

m′=ρV=1.0×103kg/m3×1.8×10-3m3=1.8kg，

水吸收的熱量：

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

電加熱器每分鐘釋放的熱量為：

Q放==1.68×105J。

答：(1)供直接飲用的溫開(kāi)水的溫度是40℃；

(2)若電加熱器的效率為90%，則電加熱器每分鐘釋放的熱量為1.68×105J。