Question

有一種家庭使用的淋浴器，設(shè)備很簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)卻很巧妙，如圖甲．淋浴器有兩個(gè)進(jìn)水口，一個(gè)是冷水口，一個(gè)是熱水口，冷水口直接與自來(lái)水管連接，熱水口的管道很細(xì)，混合閥如圖乙，插在一壺?zé)崴�里．使用的時(shí)候，擰開自來(lái)水龍頭，熱水會(huì)自動(dòng)向上流，冷水熱水混合以后，從噴頭里噴出了適宜淋浴的溫水．

（1）若出水口水的溫度太高，那要將自來(lái)水進(jìn)水水流調(diào)

小

 （填“大”或“小”）；
（2）試解釋熱水上升的原因

吸水管內(nèi)熱水上方氣體的壓強(qiáng)變小，管內(nèi)外產(chǎn)生了壓強(qiáng)差，在大氣壓的作用下，熱水在吸水管內(nèi)上升

；
（3）若某一時(shí)刻，冷水（20℃）的流量是200cm³/s，熱水（80℃）的流量是120cm³/s，則出水口溫水的溫度是多少？（不考慮一切熱量的散失）

Answer 1

分析：（1）（2）流動(dòng)的液體里存在著壓強(qiáng)，壓強(qiáng)的大小跟液體流速有關(guān)．液體的流速越大，它的壓強(qiáng)就越小．當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)沒有自來(lái)水流過(guò)的時(shí)候，吸水管內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)相等，都等于大氣壓強(qiáng)．根據(jù)連通器的原理，吸水管里熱水與壺里的熱水相平．當(dāng)導(dǎo)管里有自來(lái)水流過(guò)時(shí)，吸水管內(nèi)熱水上方氣體的壓強(qiáng)變小，管內(nèi)外產(chǎn)生了壓強(qiáng)差，在大氣壓的作用下，熱水在吸水管內(nèi)上升，與冷水混合后，從噴頭噴出．冷水流速越大，管內(nèi)氣壓越低，管內(nèi)外壓強(qiáng)差越大，熱水流進(jìn)導(dǎo)管中越多，它與冷水混合后的溫度就越高．因此，可以通過(guò)控制自來(lái)水的流速，以調(diào)節(jié)流出的水溫高低．
（3）根據(jù)水的體積（用流量×?xí)r間表示）可求出水的質(zhì)量，再利用熱平衡方程即可求出出水口溫水的溫度．

解答：解：（1）壓強(qiáng)的大小跟液體流速有關(guān)．液體的流速越大，它的壓強(qiáng)就越小，冷水流速越大，管內(nèi)氣壓越低，管內(nèi)外壓強(qiáng)差越大，熱水流進(jìn)導(dǎo)管中越多，它與冷水混合后的溫度就越高．因此若出水口水的溫度太高，那要將自來(lái)水進(jìn)水水流調(diào)大．
故答案為：大．
（2）當(dāng)導(dǎo)管里有自來(lái)水流過(guò)時(shí)，吸水管內(nèi)熱水上方氣體的壓強(qiáng)變小，管內(nèi)外產(chǎn)生了壓強(qiáng)差，在大氣壓的作用下，熱水在吸水管內(nèi)上升，與冷水混合后，從噴頭噴出．
故答案為：吸水管內(nèi)熱水上方氣體的壓強(qiáng)變小，管內(nèi)外產(chǎn)生了壓強(qiáng)差，在大氣壓的作用下，熱水在吸水管內(nèi)上升．
（3）設(shè)出水口溫水的溫度是t，因?yàn)椴豢紤]一切熱量的散失，所以Q_吸=Q_放，
即cρ_水200cm³（t-20℃）=cρ_水120cm³（80℃-t），
解得t=42.5℃．
答：出水口溫水的溫度是42.5℃．

點(diǎn)評(píng)：此題考查流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系和熱平衡方程的靈活運(yùn)用，解答此題的關(guān)鍵是明確此題中水的體積（用流量×?xí)r間表示）．