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用数学精打细算
——探究如何选购电热水壶
2016级10班唐弋柯
在寒冷的冬天, 人们总爱喝热乎乎的开水, 不仅喝了暖和, 而且对身体也很有益. 于是,在办公室里, 便常常可以看到这样的情景: 一个人来到办公室里, 在热水壶中放了一小壶水, 烧开, 倒进自己的杯子里, 便去工作了. 紧接着, 另一个人来到办公室, 像第一个人一样, 在热水壶中放了一小壶水, 烧开, 倒进自己的杯子里, 便去工作了.第三个人进来了……
这不禁让我产生了疑问: 是一次性烧开一壶水比较省电,还是分开两次烧开一壶水比较省电呢?于是,我展开了如下的研究:
首先, 我用一个标有“220V~13A 50Hz”的电热水壶分开几次烧开不同量的水(电热水壶最大容量1.8L, 最小容量0.2L),并记录时间,结果如下:
①
②
③
④
⑤
水量(L)
1.8
1.4
1.0
0.6
0.2
所用时间
8分30秒
5分45秒
4分56秒
3分53秒
2分55秒
解: ∵U=220V
I=13A
∴P=UI=220U×13A=2860W
t=8分30秒=510秒
W=Pt=2860W×510s=1458600J
t=5分45秒=345秒
按照这样的速度, 若想烧开1.8L的水, 就需要3105/7秒
W=Pt=2860W×3105/7≈1268614.3J
t=4分56秒=296秒
按照这样的速度, 若想烧开1.8L的水, 就需要532.8秒
W=Pt=2860W×532.8=1523808J
t=3分53秒=233秒
按照这样的速度, 若想烧开1.8L的水, 就需要699秒
W=Pt=2860W×699=1999140J
t=2分55秒=175秒
按照这样的速度, 若想烧开1.8L的水, 就需要1575秒
W=Pt=2860W×1575=4504500J
∵4504500J>1999140J>1523808J>1268614.3J>1458600J
∴一次性烧开一壶水比较省电
∴我得出一个结论: 一次性烧开的水越多,对电能的利用率越高
为了节能减排,我们不能够像上面提到的办公室里的人一样, 应该一次性烧开水更省电. 如果大家都能够这样做的话, 那么省电的效果将是惊人的。
但是很快, 我又发现了一个新的问题:如果一次性烧开的水过多, 那么放久了的话, 水便会降温, 对于没有保温瓶的办公室来说, 凉掉的水相当于是没有烧开, 那么, 不仅不能省电, 反而成了浪费电了. 于是, 我又对水降温的问题展开了研究.
我烧开了1.8L的水, 每隔两分钟便记录一次温度,结果如下:
时间(分钟)
0
2
4
6
温度(℃)
100
81
75
70
时间(分钟)
8
10
12
14
温度(℃)
66
62
59
57
时间(分钟)
16
18
20
22
温度(℃)
54
51
49
47
时间(分钟)
24
26
28
30
温度(℃)
45
44
42
40
经过我对各种温度的水的尝试, 我发现75℃的水喝起来有滚烫滚烫的水, 可以喝下,又不至于过烫, 可称为热水, 54℃的水喝起来有温暖的感觉, 可称为温水. 由于要满足在冬日里人们的需求, 我们把54℃
经测量发现: 1.8L的水可够3个人喝
经观察发现: 在上班时间半小时前,只有很少的人来到办公室, 大多数人在上班时间十分钟前左右来到办公室.
于是, 我们可以得出这样的结论:
在上班时间半小时前来到办公室的人(大约有1~2个人)可以烧足够自己饮用的水; 在上班时间前十分钟来到办公室的人(大约有7~8个人)可以烧开电热水壶一次性所能烧开的最多的水, 由于是人们来到办公室的高峰时期, 剩下的水便可以在凉掉之前被饮用掉. 这样, 省下的电便可以这样计算:
每个人只烧自己喝的水用电量:t=3分53秒×9=2097秒
W=Pt=2860W×2097=5997420J
合理烧水用电量:t=3分53秒×3+8分30秒×2=1719秒
W=Pt=2860W×1719=4916340J
一天下来可以省电:5997420J-4916340J=1081080J
虽然比起原来, 省下的电少了:1621620J-1081080J=540540J
但是有2个0.6L的水不必因为凉掉而重新烧, 从而浪费电:
t=3分53秒×2=466秒
W=Pt=2860W×466=1332760J
所以这样不但不会减少省电量, 一天反而多省电:1332760J-540540J=792220J
总结:
我觉得生活中处处有数学,只要你平时愿意动动笔,动动脑,那么数学就能很好地服务于我们。同时,数学的学习并不仅仅是局限于课堂,数学在生活中是很有用的,我要认真学好数学,用好数学这门武
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