Question

家庭室內裝修要用到某種液體乙烯材料和三混粉，工人師傅使用加熱與攪拌為一體的用電器，下圖是該用電器的工作原理圖。先在室溫下把液體乙烯材料放入容器中，溫控旋轉開關接ab開始加熱，發(fā)光二極管正常發(fā)光，當液體溫度達到70℃；溫控旋轉開關自動接cd，發(fā)光二極管熄滅，電動機起動，再倒入三混粉在容器中保溫攪拌，攪拌均勻后，涂抹到墻壁上使之更加平滑牢固。旋轉開關接ab時電路消耗功率為1522W，旋轉開關接cd時電路消耗功率為1200W，電動機正常工作的功率為1100W，發(fā)光二極管L規(guī)格為“2V 0.2W”，R₁是加熱電熱絲，R₂是保溫電熱絲，R₀為保護發(fā)光二極管正常工作的限流電阻。（忽略溫度對電阻的影響）
（1）用電器正常工作時，求保溫電熱絲R₀的電阻值。
（2）液體乙烯材料質量為6kg，初溫為20℃，求溫控旋轉開關接ab開始加熱到剛接cd時，液體乙烯材料吸收了多少熱量【C_液=1.8×10³J／（kg℃）】
（3）溫控旋轉開關接ab開始加熱到剛接cd時，電路正常工作了6分40秒，該過程中加熱電熱絲產生的熱量為多少?

Answer 1

解：
(1) 保溫電熱絲消耗的功率：P_保=P_cd－P_動=1200W-1100W=100W，保溫電熱絲阻值：R₂=U²/P_保=（220V）²/100W=484Ω；
(2) 液體乙烯材料吸收熱量： Q=C_液mΔt=1.8×10³J/(kg?℃) ×6kg×(70℃-20℃)=5.4×10⁵J；
(3) 發(fā)光二極管正常工作的電流：I_L=P_L/U_L=0.2W/2V=0.1A，發(fā)光二極管支路消耗的功率：P_支=U×I_L=220V×0.1A=22W，加熱電熱絲消耗的功率： P_加=P_ab－P_支=1522W-22W=1500W，加熱電熱絲產生的熱量： Q_加= W_加=P_加t=1500W×400s=6×10⁵J。