Một gia đình sử dụng bình nước nóng gián tiếp có dung tích 20 lít. Mỗi lần hoạt động, nước lạnh ở 20 độ C được dẫn vào đầy bình và được đun nóng bằng thanh đốt. Khi nhiệt độ nước đạ
19/28
Một gia đình sử dụng bình nước nóng gián tiếp có dung tích 20 lít. Mỗi lần hoạt động, nước lạnh ở \({20^ \circ }C\) được dẫn vào đầy bình và được đun nóng bằng thanh đốt. Khi nhiệt độ nước đạt \({70^ \circ }C\) thì rơ-le nhiệt tự động ngắt điện. Biết khối lượng riêng của nước là \(D = 1000{\rm{\;kg}}/{{\rm{m}}^3}\); nhiệt dung riêng của nước là \(c = 4200{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}}\); bình có công suất định mức \(P = 2500{\rm{W}}\) và hiệu suất đun nóng nước của bình là \(H = 85{\rm{\% }}\).
Thời gian để bình đun lượng nước trên từ \({20^ \circ }{\rm{C}}\) lên đến mức ngắt điện \(\left( {{{70}^ \circ }{\rm{C}}} \right)\) là khoảng 33 phút (kết quả làm tròn đến hàng đơn vị).
Thiết bị chống giật ELCB (thường được tích hợp trên dây nguồn hoặc trong bình) có tác dụng tự động ngắt kết nối điện khi phát hiện dòng điện rò rỉ, giúp bảo vệ tính mạng người sử dụng.
Theo định luật bảo toàn năng lượng, toàn bộ điện năng mà thanh đốt của bình tiêu thụ đều được chuyển hóa thành nhiệt lượng làm nóng lượng nước trong bình.
Để tiết kiệm điện năng tối đa vào mùa đông, người dùng nên bật bình nóng lạnh liên tục 24/24 giờ để nước luôn nóng, tránh việc bình phải tốn nhiều điện năng để đun lại nước lạnh từ đầu.
a) Đổi: \(20l = 0,02{m^3}\).
Khối lượng nước trong bình là: \(m = D.V = 1000.0,02 = 20{\rm{\;kg}}\).
Nhiệt lượng có ích để đun nước từ \({20^ \circ }{\rm{C}}\) lên \({70^ \circ }{\rm{C}}\) là:
\({Q_i} = mc\left( {{t_2} - {t_1}} \right) = 20.4200.\left( {70 - 20} \right) = 4200000J\).
Tổng điện năng bình cần tiêu thụ (với hiệu suất 85%) là:
\(A = \frac{{{Q_i}}}{H} = \frac{{4200000}}{{0,85}} \approx 4941176,471J\).
Thời gian đun nước là:
\(t = \frac{A}{P} = \frac{{4941176,471}}{{2500}} \approx 1976,5s \approx 33\) phút.
⇒ a đúng.
b) Thiết bị ELCB hoạt động dựa trên sự chênh lệch dòng điện trên dây pha và dây trung tính để ngắt mạch khi có rò rỉ, bảo vệ an toàn cho người.
\( \Rightarrow \) b đúng.
c) Trong quá trình đun, một phần nhiệt lượng bị thất thoát ra vỏ bình và môi trường xung quanh, do đó hiệu suất chỉ đạt \(85{\rm{\% }}\), không phải toàn bộ điện năng chuyển hết thành nhiệt lượng làm nóng nước.
⇒ c sai.
d) Việc bật bình 24/24 sẽ khiến bình liên tục bù nhiệt cho phần nhiệt thất thoát qua lớp cách nhiệt, gây lãng phí điện năng hơn nhiều so với việc chỉ bật trước khi sử dụng.
⇒ d sai.