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)解: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==== 4×103Pa.


(2)解:40kg水从15℃升温到40℃吸收的热量:

Q吸= cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×40kg ×(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:= =0.875=87.5%


【解析】(1)堆放11层时,最下层包装箱受到的压力等于上面10个包装箱的重力,再根据压强公式求出最下层包装箱受到的压强;
(2)根据Q吸= cm(t-t0)求出水吸收的热量,根据Q放=Vq求出天然气完全燃烧放出的热量,再根据求出热水器的效率.
【考点精析】掌握重力的计算和压强的大小及其计算是解答本题的根本,需要知道重力的计算公式:G=mg;压强的计算公式及单位:公式:p =F/s ,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积压力的单位是 N,面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡,记作Pa .1Pa=1N/m2.(帕斯卡单位很小,一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa).

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