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淋浴用水的流量约为10升/分,合适的水温约为50℃,用水时间约为4分钟.电热淋浴器有两种设计,一种是淋浴时电流直接对于流

来源:学生作业帮 编辑:百度作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/07/17 04:40:09
淋浴用水的流量约为10升/分,合适的水温约为50℃,用水时间约为4分钟.电热淋浴器有两种设计,一种是淋浴时电流直接对于流动的水加热,另一种则备有水箱,待箱中的水加热至合适的温度后再淋浴.加热前的水温以20℃计.
①请根据上面提供的数据论证,第一种设计不适合大多数家庭的供电电路.
②如果水箱中的水恰好够一个人淋浴用,供电电路允许的电流最大为10A,电加热的效率为80%,这种条件下把水箱中的水加热最少需多长时间?
淋浴用水的流量约为10升/分,合适的水温约为50℃,用水时间约为4分钟.电热淋浴器有两种设计,一种是淋浴时电流直接对于流
①淋浴器每min用水体积:
V=10L/min×1min=10L=10-2m3
∵ρ=
m
V,
∴每min用水质量:
m1=ρV=1×103kg/m3×10-2m3=10kg,
4min用水质量:
m=4m1=4×10kg=40kg,
一次淋浴需要4min,水从20℃升高到50℃需要吸收的热量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×40kg×(50℃-20℃)=5.04×106J,
至少消耗的电能:
W=5.04×106J,
电路提供的电功率:
P=
W
t=
5.04×106J
4×60s=21000W,
此时电路中的电流:
I=
P
U=
21000W
220V≈95.5A,
一般家庭电路不可能达到95.5A的电流,所以电流直接对流动的水加热不适合;
②由①知道水箱中水加热到50℃吸收的热量:
Q=5.04×106J,
由题知,W′×80%=Q
消耗的电能:
W′=
Q吸
80%=
5.04×106J
80%=6.3×106J,
∵W=UIt,
即:6.3×106J=220V×10A×t,
∴t≈2864s.
答:①第一种设计需要的电流约为95.5A,这是一般家庭电路所不能达到的;
②把水箱中的水加热需要2864s.