如图甲是小明家用的燃气热水器,图乙是连接在热水器上的一个混水阀。若将混水阀开关调到O位置左边并抬起把手,热水器自动点火,天然气燃烧,水龙头出热水;往O点右边调出冷水,按下把手则停止出水。小明在某次使用热水器时,把热水器的出水温度设定为44 ℃,此时测得从B管流进的自来水流量为2 L/min,从C管流出的水温度为40 ℃。小明检查燃气表,发现热水器工作1 min消耗天然气0.04 m3[自来水的温度为20 ℃,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值是3.6×107 J/m3]。
请解决下列问题:
(1)天然气完全燃烧时, 能转化为 能,用热水器加热水是用 的方式改变水的内能;
(2)从A管流进混水阀的热水的流量为多少(计算过程中不计热损失)?
(3)该热水器的加热效率是多少?
解析:
(1) 化学 内 热传递
(2)设一段时间t内流进A、B管内水的体积分别为VA、VB
其质量：
m热=ρ水VA,m冷=ρ水VB
不计热损失,热水放出的热量全部被水吸收,热水放出的热量
Q放=cm热Δt1
冷水吸收的热量
Q吸=cm冷Δt2
则
Q放=Q吸,即cm热Δt1=cm冷Δt2,VAΔt1=VBΔt2
代入数据
VA×(44 ℃-40 ℃)=VB×(40 ℃-20 ℃)
解得
VA=5VB
从B管流进的自来水流量为
=2 L/min
故从A管流进混水阀的热水的流量为
=5×2 L/min=10 L/min
(3)热水器的出水温度设定为44 ℃(即加热时水的末温),水加热前的初温为20 ℃
每分钟被热水器加热的水的体积
VA=10 L/min×1 min=10 L
每分钟被热水器加热的水的质量
m=ρ水VA=1×103 kg/m3×10×10-3 m3=10 kg
则每分钟热水器中水吸收的热量
Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(44 ℃-20 ℃)=1.008×106 J
每分钟天然气放出的热量
Q'=Vq=0.04 m3×3.6×107 J/m3=1.44×106 J
则热水器的加热效率
η=
=70%
微信扫码关注三人行问答社区 公众号
加载中...