题目内容
【题目】小明是个很善于把物理知识应用于实际的同学，最近他家中新安装了天然气热水器，如图所示。小明仔细观察了包装箱、热水器铭牌，获得了以下信息：
①包装箱及热水器的总质量为16kg；
②“堆码层数极限”标志数为11，即该包装箱在仓储时从地面开始，平放时最大堆放层数是11层，超过则可能把最底层的包装箱压坏；
③根据包装箱尺寸计算出平放时的底面积为0．4m2 ；
④加热模式为“即热式”。即用热水器给水加热时，只要接通开关让自来水流过热水器，流出的水即可达到设定的水温。
他接通热水器工作开关，当流出40kg热水时，让热水器停止工作。已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出的热水温度为40℃，观察天然气表得知共用了0．15m3的天然气，天然气的热值为3．2×107J/m3，水的比热容4．2×103J/（kg·℃）。请帮小明解答下列问题：
（1）若在仓储时堆码层达到了极限11层，则最下层的包装箱承受的压强是多大？
（2）该热水器的实际效率是多少？
【答案】（1）4×103Pa；（2）87．5%
【解析】
试题分析：（1）一个包装箱的重力为：G1=mg=16kg×10N/kg= 160N；
则10个包装箱的重力为：G2=10G1=10×160N=1600N；
则11层时，最下层包装箱受到的压强为：p=F/S= G2/S=1600N/0．4m3= 4×103PA．
（2）40kg水从15℃升温到40℃吸收的热量：
Q吸= mc（t-t0）=40kg ×4．2×103J/（kg·℃） × （40℃-15℃） = 4．2×106J ；
燃烧0．15m3的天然气放出的热量：Q放=Vq=0．15m3×3．2×107J/m3=4．8×106J；
则热水器的效率：η=Q吸/Q放= 4．2×106J/4．8×106J=0．875=87．5%
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