Question

小華同學(xué)為了節(jié)能和方便家人洗澡，用廢棄的汽油桶在房頂上自制了一個(gè)簡易太陽能熱水器，圖2是它的安裝示意圖。在水箱上下安有二根管子，其中一根是進(jìn)出水管，給熱水器上冷水或淋浴時(shí)用熱水，都是通過進(jìn)出水管來完成，室內(nèi)進(jìn)出水管上安有三個(gè)閥門。

    若當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)p0=1.0×105Pa，請回答下列問題：

    (1)小華為什么要在熱水器上方安裝一根與大氣相通的管子A?

    (2)根據(jù)閥門I、II、Ⅲ的位置，說明它們的作用是什么?如何調(diào)節(jié)噴頭出水的溫度?

    (3)給熱水器上冷水時(shí)，閥門I、1I、III應(yīng)當(dāng)處于何種狀態(tài)?洗澡時(shí)，閥門1、II、111應(yīng)當(dāng)處于何種狀態(tài)?

    (4)如果小華同學(xué)住的居民樓層高為3 m，他家的熱水器安裝在七樓樓頂上，且距樓頂高1 m，那么該地區(qū)的水壓至少為多大，才能順利為熱水器上水?

    (5)設(shè)熱水器水箱容積為100 L，在一般的光照條件下，一滿箱12℃的水經(jīng)白天太陽的加熱溫度可達(dá)到45℃，這相當(dāng)于多少煤氣完全燃燒放出的熱量?(已知水的比熱容為4.2×107J／(kg·℃)，煤氣的熱值約4.2×107J／kg)

  

Answer 1

（1）A管的作用一是排氣，二是溢水。因?yàn)槠�油改做水箱后，如果不安裝A管排氣的話，上水時(shí)會把一些空氣密閉在里面，就不易將水注滿；而且，上方的空氣還影響箱內(nèi)水溫的升高。                                                        （2分）

（2）閥門Ⅰ控制進(jìn)入水箱的冷水            （1分）    閥門Ⅱ控制進(jìn)入淋浴噴頭的熱水    （1分）      閥門Ⅲ控制進(jìn)入淋浴噴頭的冷水     （1分）     通過閥門Ⅱ、閥門Ⅲ調(diào)節(jié)進(jìn)入淋浴噴頭的冷熱水的多少可以改變淋浴噴頭噴出的水的溫度 （1分）

（3）給熱水器上水時(shí)，閥門Ⅰ應(yīng)打開，閥門Ⅱ、閥門Ⅲ應(yīng)關(guān)閉。 （1分） （三個(gè)閥門的狀態(tài)都答對得1分，只要有一個(gè)答錯(cuò)就得0分）洗澡時(shí)，閥門Ⅰ應(yīng)關(guān)閉，閥門Ⅱ、閥門Ⅲ應(yīng)打開。   （1分）   （三個(gè)閥門的狀態(tài)都答對得1分，只要有一個(gè)答錯(cuò)就得0分）

（4）水箱距地面高度h = 7×3m + 1m = 22m    （1分） 該地區(qū)的最低供水水壓p = pgh + p0 = 1.0×103kg/m3×10N/kg×22m + 1.0×105Pa = 3.2×105 Pa    （2分）

（5）m = ρV = 1.0×103kg/m3×100×10-3m3 = 100kg               （1分）

Q吸 = cm（t-t0）= 4.2 ×103J/（kg·℃）×100kg×（45 – 12） ℃

= 1.39×107J                                     （1分）

如果靠煤氣燃燒放出這些熱量，需完全燃燒的煤氣

m = Q吸/q = 1.39×107J/4.2 ×107J/kg = 0.33kg