1. 小明注意观察了一些家用电器的能耗参数:
(1) 空调制冷“能效比”是指空调制冷量与制冷时消耗的电功率之比。小明家需要一台制冷量为$4800 W$的空调,若选“能效比”为$3.2$的空调,则该空调制冷消耗的电功率为
(2) 家用电冰箱是间歇性工作的。某种电冰箱铭牌的参数如表所示,电冰箱在标定耗电量下正常工作时,若电冰箱每次从启动到停止工作的时间都为$10 min$,每消耗$1 kW· h$电能,电能表指示灯闪烁$1500$次,则该电冰箱每天启动
(3) 电风扇的铭牌上标有“$220 V$ $110 W$”的字样,其线圈电阻是$2\Omega$。若该电风扇正常工作$30 min$,则线圈中产生的热量是
(4) 铭牌上标有“$220 V$ $11 W$”的节能灯,正常工作时的电流为

(1) 空调制冷“能效比”是指空调制冷量与制冷时消耗的电功率之比。小明家需要一台制冷量为$4800 W$的空调,若选“能效比”为$3.2$的空调,则该空调制冷消耗的电功率为
1 500
$ W$。(2) 家用电冰箱是间歇性工作的。某种电冰箱铭牌的参数如表所示,电冰箱在标定耗电量下正常工作时,若电冰箱每次从启动到停止工作的时间都为$10 min$,每消耗$1 kW· h$电能,电能表指示灯闪烁$1500$次,则该电冰箱每天启动
36
次,每工作一次电能表指示灯闪烁30
次。(3) 电风扇的铭牌上标有“$220 V$ $110 W$”的字样,其线圈电阻是$2\Omega$。若该电风扇正常工作$30 min$,则线圈中产生的热量是
900
$ J$。(4) 铭牌上标有“$220 V$ $11 W$”的节能灯,正常工作时的电流为
0.05
$A$,若它每天正常工作$2 h$,那么一个月消耗的电能是0.66
$kW· h$(一个月按$30$天计算)。答案:1.(1)1 500 (2)36 30 (3)900 (4)0.05 0.66
2. ($2025·$深圳模拟)某学习小组开展了“节能环保小屋制作”跨学科实践活动。
【活动目的】从能量转化的角度出发,探讨利用可再生能源的途径和方法,完成隔热节能房屋的设计。
【活动方案】
(一) 结合材料学等学科知识,为房屋选择合适的隔热材料。
(二) 结合地理学等学科知识,测算太阳能电池板的面积。
(三) 结合工程和技术操作,研究节能热水器。
【实施过程】
(一) 选取房屋的“隔热材料”
(1) 学习小组为了比较材料的隔热性能,找到厚度相等的三种材料,制成大小、形状和结构均相同的房屋模型。用白炽灯光模拟太阳光,房屋位置如图甲所示,将温度传感器分别放在房屋模型
(2) 图甲中三个小屋的摆放位置不合理,原因是
(3) 优化实验方案后进行实验,温度传感器的示数变化情况如图乙所示。根据图像分析,学习小组应选择
(二) 测算太阳能电池板的面积
(4) 学习小组计划在房屋屋顶安装太阳能电池板给房屋供电。安装在屋顶的太阳能电池板朝南放置,这样有利于获取
(5) 深圳某天$1 m^2$的太阳能电池板发电量为$0.8 kW· h$,若当天家庭用电量为$16 kW· h$,为了满足用电需求,太阳能电池板的面积至少为
(三) 研究节能热水器
学习小组了解到有一款空气能热水器,其工作原理如图丙所示。液态工作介质经过蒸发器,吸收室外热空气中的热量后,蒸发成气态,进入压缩机,经压缩机压缩后,形成高温高压的气体,进入水箱中的冷凝管,释放热量后,变成液态,经过储液罐、过滤器、膨胀阀,再次回到蒸发器,开始下一个循环。
当室外温度低或需要快速制热时,热水器还需要用水箱中辅热器的电阻丝加热,从而缩短加热时间。学习小组把水从冷凝管吸收的热量与工作介质循环所消耗电能(不含辅热器消耗电能)的比值记为$D$。
(6) 压缩机通过
(7) 在某一环境温度下,在空气能热水器水箱中装入$200 kg$初温为$20°C$的水,关闭其他用电器,记录电能表的示数为$932.2 kW· h$,启动空气能热水器(辅热器不工作),$2 h$后,水温达到$50°C$,电能表的示数如图丁所示。此过程中,水吸收的热量为
(8) 学习小组为了将题($7$)中的加热时间缩短至$80 min$,需要启动水箱中的辅热器加热。若$D$值和电功率$P$(不含辅热器的电功率)均不变,辅热器两端的电压是$220 V$,加热效率是$87.5\%$,则该辅热器中电阻丝的阻值为
【交流与评价】
(9) 学习小组根据上述活动方案完成了“隔热节能房屋”的设计,请根据以下评价量表对该设计进行评价。



【活动目的】从能量转化的角度出发,探讨利用可再生能源的途径和方法,完成隔热节能房屋的设计。
【活动方案】
(一) 结合材料学等学科知识,为房屋选择合适的隔热材料。
(二) 结合地理学等学科知识,测算太阳能电池板的面积。
(三) 结合工程和技术操作,研究节能热水器。
【实施过程】
(一) 选取房屋的“隔热材料”
(1) 学习小组为了比较材料的隔热性能,找到厚度相等的三种材料,制成大小、形状和结构均相同的房屋模型。用白炽灯光模拟太阳光,房屋位置如图甲所示,将温度传感器分别放在房屋模型
内
(内/外)部的相同位置。闭合白炽灯开关,每隔$1 min$,同时测量三个房屋模型的温度。(2) 图甲中三个小屋的摆放位置不合理,原因是
三个房屋与白炽灯的距离不同,光照强度不同
。(3) 优化实验方案后进行实验,温度传感器的示数变化情况如图乙所示。根据图像分析,学习小组应选择
泡沫板
做房屋的隔热材料。(二) 测算太阳能电池板的面积
(4) 学习小组计划在房屋屋顶安装太阳能电池板给房屋供电。安装在屋顶的太阳能电池板朝南放置,这样有利于获取
太阳能
。(5) 深圳某天$1 m^2$的太阳能电池板发电量为$0.8 kW· h$,若当天家庭用电量为$16 kW· h$,为了满足用电需求,太阳能电池板的面积至少为
20
$m^2$。(三) 研究节能热水器
学习小组了解到有一款空气能热水器,其工作原理如图丙所示。液态工作介质经过蒸发器,吸收室外热空气中的热量后,蒸发成气态,进入压缩机,经压缩机压缩后,形成高温高压的气体,进入水箱中的冷凝管,释放热量后,变成液态,经过储液罐、过滤器、膨胀阀,再次回到蒸发器,开始下一个循环。
当室外温度低或需要快速制热时,热水器还需要用水箱中辅热器的电阻丝加热,从而缩短加热时间。学习小组把水从冷凝管吸收的热量与工作介质循环所消耗电能(不含辅热器消耗电能)的比值记为$D$。
(6) 压缩机通过
做功
(做功/热传递)方式改变工作介质的内能;高温高压的气体通过冷凝管后内能变小
。(7) 在某一环境温度下,在空气能热水器水箱中装入$200 kg$初温为$20°C$的水,关闭其他用电器,记录电能表的示数为$932.2 kW· h$,启动空气能热水器(辅热器不工作),$2 h$后,水温达到$50°C$,电能表的示数如图丁所示。此过程中,水吸收的热量为
2.52×10⁷
$J$,空气能热水器的电功率$P$为700
$W$,则该空气能热水器的$D$值为5
。[水的比热容为$4.2× 10^3 J/(kg· °C)$](8) 学习小组为了将题($7$)中的加热时间缩短至$80 min$,需要启动水箱中的辅热器加热。若$D$值和电功率$P$(不含辅热器的电功率)均不变,辅热器两端的电压是$220 V$,加热效率是$87.5\%$,则该辅热器中电阻丝的阻值为
24.2
$\Omega$。【交流与评价】
(9) 学习小组根据上述活动方案完成了“隔热节能房屋”的设计,请根据以下评价量表对该设计进行评价。
节能情况:能省电,在房屋顶安装太阳能电池板,电池板的面积设计合理可以满足家庭用电的需要,使用空气能热水器,也能大大降低电能的消耗
答案:2.(1)内 (2)三个房屋与白炽灯的距离不同,光照强度不同 (3)泡沫板 (4)太阳能 (5)20 (6)做功 小
(7)2.52×10⁷ 700 5 (8)24.2 (9)节能情况:能省电,在房屋顶安装太阳能电池板,电池板的面积设计合理可以满足家庭用电的需要,使用空气能热水器,也能大大降低电能的消耗
(7)2.52×10⁷ 700 5 (8)24.2 (9)节能情况:能省电,在房屋顶安装太阳能电池板,电池板的面积设计合理可以满足家庭用电的需要,使用空气能热水器,也能大大降低电能的消耗