生活中的数学——方欣
初三 议论文 2651字 51人浏览 a924504966z

生活中的数学

——电热水壶中的数学

【摘要】

在学习数学的过程中, 我发现一个有趣的现象: 在生活中,数学无处不在。不管是在家里还是在学校里,不管是家用电器还是学校的桌椅,只要细心观察,认真思考,就会发现它们无不包含着数学的问题。甚至只是一个火柴盒倒下,都可以发现它与著名的数学定理——勾股定理有关。于是勾股定理因此有多了一种解法。可见,数学其实是源于生活的。今天,我们就来探究一下生活中随处可见的电热水壶中的数学吧。

【关键词】 电热水壶 利用率 能源

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

I=13A

∴P=UI=220U×13A=2860W

① t=8分30秒=510秒

W=Pt=2860W×510s=1458600J

② 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

③ 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

④ 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

⑤ 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。 单单拿温州市来说:

温州市有大约7000000人,每3个人可以算做一个家庭,每个家庭有一个电热水壶(最大容积为1.8L ),每天需要水1壶,相当于每个人每天喝水0.6L ,那么如果一次性烧1.8L 水而不是每次烧0.6L 的水,省下的电就可以这样计算: 分3次烧用电量:t=3分53秒×3=699秒

W=Pt=2860W×699=1999140J

一次性烧开用电量:t=8分30秒=510秒

W=Pt=2860W×510s=1458600J

一个家庭一天省下的电量:1999140J -1458600J=540540J

一共有家庭:7000000÷3≈2333333个

所有家庭一天省电:2333333×540540=1261259819820J

温州市有大约7000000人,每9个人可以算做一个办公室,每个办公室有一个电热水壶(最大容积为1.8L ),每天需要水3壶,相当于每个人每天喝水0.6L ,那么如果一次性烧1.8L 水而不是每次烧0.6L 的水,省下的电就可以这样计算: 每人自己烧水用电量:t=3分53秒×9=2097秒

W=Pt=2860W×2097=5997420J

烧三壶用电量:t=8分30秒×3=1530秒

W=Pt=2860W×1530s=4375800J

一个办公室一天省下的电量:5997420J -4375800J=1621620J

一共有办公室:7000000÷9≈777778个

所有办公室一天省电:777778×1621620=1261260360360J

如果只计算办公室与家庭的电热水壶,那么全温州市一天便可以省电: 1261260360360+1261259819820=2522520180180J≈700700千瓦时=700700度

那么一年下来, 温州市便可以省电:700700×365=255755500度

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。

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℃一下的称为凉掉的水,所以

1.8L 的水在烧开16分钟以后就凉掉了。

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: 研究电热水壶的问题,不仅要考虑到烧开水所用的电量,还要考虑到水的降温问题。当然,对于实际中的应用来说,更重要的是要结合实际情况,展开具体的分析。为了节约有限的能源,更好地利用能源,我们应该学会运用我们了解的数学知识来分析生活中的问题,让数学融入我们的生活,为我们做出更大的贡献。

鄱阳县侯岗二中

方欣