Question

【题目】太阳能是一种理想的绿色能源。小华家最近安装了一台太阳能热水器，如图是其室内进出水管的安装示意图，Ⅰ为进水阀，Ⅱ出水阀，Ⅲ为调温阀在水箱接口处有根进出水管，一根溢流管，一根排气管。给水箱上冷水或沐浴时用热水，均通过这根进出水管来完成。请完成下列问题：

(1)沐浴时用水箱中热水和上冷水管中的冷水混合时，水阀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ应处于何种状态？

(2)若水箱安装在七楼楼顶上，且距楼顶地面高1米，小华家住二楼，进水阀距二楼地面高1米，每层楼高3米，则在进水阀处水压至少为多大才能顺利上水？

(3)设水箱容积为100升，在一般的光照条件下，一满箱15℃的水到傍晚时，水温达到65℃所吸收的热量，相当于完全燃烧多少的煤气所放出的热量？(C水=4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值约4×107J/m3)

(4)水箱中的水温在冬天有时不够高，一般都预装了电加热器。若该电加热器的规格为“220V 2.4kW”，家里当时的实际电压只有200V，要把满箱水温度提高10℃，需加热多少分钟？ (g=10N/kg)

Answer 1

【答案】(1) 阀门Ⅰ关闭，阀门Ⅱ、Ⅲ打开；(2) 1.8×105Pa；(3) 0.525m3；(4) 35.3min

【解析】

(1)由图可知，阀门Ⅰ关闭，阀门Ⅱ、Ⅲ打开，上面来的热水和下面来的冷水混合，用来淋浴。

(2)进水阀到太阳能热水器水面的高度为

太阳能热水器的水在进水阀处产生的压强为

(3)水的体积为

水的质量为

水箱内的水吸收的热量

如果靠煤气燃烧放出这些热量，需完全燃烧煤气的体积为

(4)由可得，电加热器的电阻为

当电热器200V实际功率为

把满箱水温度提高10℃需吸收的热量为

这些热量由电加热器来加热提供，则

需加热的时间为

答：(1) 阀门Ⅰ关闭，阀门Ⅱ、Ⅲ打开，上面来的热水和下面来的冷水混合。

(2)在进水阀处水压至少为1.8×105Pa时才能顺利上水。

(3)相当于完全燃烧0.525m3的煤气所放出的热量。

(4)要把满箱水温度提高10℃，需加热35.3min 。