任何黑科技都不能违反基本的物理规律,否则诺贝尔奖的候选名单上将有它的一席之地。
关于“热水器一直开着,比使用才开更省电”这种说法不少见,也有很多人坚持这样做,那么它到底正不正确呢?
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最直观的办法当然是分别用这两种方法使用一段时间,来比较电费哪种高,但我相信你不会有这么大的功夫来作试验。那么,让我们从物理上来科学分析。
首先,一台电热水器,无论它是什么牌子,结构如何复杂,它总归是一个整体,一个封闭的系统,通过自来水管和电线来与外界联系,结构如图所示。
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如图所知,电热水器的能量来源有且只有电热管,需要多少热量则消耗多少电能。
而能量的消耗则有传导到周围的空气中和传导到水管中两方面。
下面请出两位参赛选手,1号选手在洗完澡后立刻打开了开关,全天候开启,而2号选手则是在洗澡之前开启,等水温上升到指定温度之后立刻关闭。
假设室温25度,热水器设定温度70度。
晚上10点,两位选手分别洗完了澡,水温降到了30度,比赛正式开始。
1号选手的热水器立刻开始工作,水温从30度升到70度,随后保持这一温度持续到第二天晚上10点左右。
2号选手的热水器从30度逐渐降到了室温25度,第二天晚上9点多,开启热水器,从25度加热到70度。
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从比赛过程可知,两位选手从30度上升到70度这一过程消耗的能量是相同的,不同之处在于,1号选手在70度的温度上保持了一天时间,而2号选手多了一个从30度降到25度,再从25度上升到30度的区间。
由构造图可知,热水器是会通过外壳和水管向外界传递热量的,热量传递出去则温度会下降。又根据能量守恒定律,损失的热量全部要靠电能来补充,最终达到70度,所以哪一种向外传递的热量更多,哪一种就更费电。
只需要知道哪位选手传递的热量更多,就可以知道哪位更费电了。
那么问题就在于,哪一种传递的热量更多?
根据傅里叶定律,两个物体温差越大,热传导的速度越快。
1号选手全天候都是70度,它的热量传导到外界的速度几乎不变,全天候全速传导。
而2号选手的初始温度是30度,热量传导到外界的速度远低于1号选手,而随着温度的降低,与外界的温差越来越小,传导速度越来越慢,直到变为0。
经过一整天的角逐,1号选手所损失的热量远远大于2号选手,换言之,1号选手所消耗的电能要远远大于2号选手。
所以,热水器一直开着更省电的说法完全是胡扯。
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