Question

1．小華家使用的是天然氣熱水器如圖所示，該熱水器的銘牌標(biāo)明了它的熱效率，表示該熱水器工作時(shí)，天然氣完全燃燒所放出的熱量，有多大比例轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能．小華嘗試估測(cè)該熱水器的效率，以核對(duì)銘牌上的數(shù)值是否準(zhǔn)確．他把家里自動(dòng)洗衣機(jī)的“水量”設(shè)置為40L，用熱水器輸出的熱水注入洗衣機(jī)，當(dāng)注入水的體積達(dá)到40L時(shí)洗衣機(jī)會(huì)自動(dòng)停止注水．已知當(dāng)時(shí)的自來水的溫度是15℃，熱水器輸出熱水的溫度為40℃，注水前天然氣表的示數(shù)是2365.89m³，注水后變?yōu)?366.05m³，天然氣的熱值為3.2×10⁷J/m³．
（1）假設(shè)該熱水器的總質(zhì)量是55kg，若將其放置在水平地面上，其與地面的接觸面積是400cm²，請(qǐng)你估算它對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？
（2）請(qǐng)你估計(jì)該熱水器的熱效率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知物塊的質(zhì)量，利用公式G=mg計(jì)算物塊的重力；
由于熱水器放在水平地面上，則熱水器對(duì)地面的壓力等于重力，已知熱水器與水平地面的接觸面積，利用p=$\frac{F}{S}$計(jì)算壓強(qiáng)．
（2）根據(jù)水的體積可求得其質(zhì)量，利用Q_吸=cm△t求出水所吸收的熱量；
熱水器加熱過程中天然氣釋放的能量根據(jù)Q=qV即可求出；
熱水器的熱效率等于水吸收的熱量與消耗總的能量之比．

解答 解：（1）熱水器的重力：G=mg=55kg×10N/kg=550N；
熱水器對(duì)水平地面的壓力：F=G=550N，
熱水器與水平地面的接觸面積：S=400cm²=0.04m²，
熱水器對(duì)地面的壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{550N}{0.04{m}^{2}}$=1.375×10⁴Pa．
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量m=1.0×10³kg/m³×40×10^-3m³=40kg，
水吸收的熱量：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×40kg×（40℃-15℃）=4.2×10⁶J；
（2）天然氣釋放的能量Q_放=qV=3.2×10⁷J/m³×（2366.05m³-2365.89m³）=5.12×10⁶J；
該熱水器的熱效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{5.12×1{0}^{6}J}$×100%≈82%．
答：（1）它對(duì)地面的壓強(qiáng)是1.375×10⁴Pa；（2）該熱水器的熱效率是82%．

點(diǎn)評(píng) 本題為力學(xué)、熱量的綜合計(jì)算題，考查了學(xué)生對(duì)重力、壓強(qiáng)公式的理解和運(yùn)用，燃料燃燒放出熱量公式、熱效率公式的理解和靈活運(yùn)用，屬于中檔題．