Question

【題目】家用燃?xì)鉄崴�器（如圖1所示）是一種方便、快捷且不受天氣影響的洗浴設(shè)備．下表為某品牌家用燃?xì)鉄崴�器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)．已知天然氣的熱值為8×107J/m3。

（1）為了安全使用此熱水器，機(jī)體上印有一些警告，其中一條是這樣說的：“氣溫低于0℃時(shí)，用后請打開放水塞，放盡機(jī)內(nèi)存水，再擰緊…”．請解釋為什么要這樣做______？

（2）試求該型號家用燃?xì)鉄崴�器正常工作時(shí)的燒水效率______．（相關(guān)參數(shù)見銘牌）

生產(chǎn)許可證	XK00﹣1020044
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)	GB6932﹣2001
型號	JSD15﹣D8JA
燃?xì)夥N類	天然氣
額定燃?xì)鈮簭?qiáng)	2000pa
額定熱負(fù)荷	16KW
適用水壓	0.025Mpa0.75Mp
額定產(chǎn)熱水能	8L/min（△t=25℃）
額定電壓	3V（DC）

（3）若在額定產(chǎn)熱水能力下進(jìn)行淋浴，一次淋浴總計(jì)加熱時(shí)間為20min，則此次淋浴至少需消耗多少m3天然氣______？

（4）為防止燃?xì)鉄崴�器在無水或水壓過低時(shí)“干燒”，技術(shù)人員設(shè)計(jì)了很多種“水氣聯(lián)動(dòng)”裝置，實(shí)現(xiàn)通常所說的“水到氣到”．圖2就是其中一種“水氣聯(lián)動(dòng)”裝置的原理圖，你能看出它的工作原理嗎？請簡述它是如何利用“水到”來控制“氣到”的：當(dāng)進(jìn)水口處有水壓時(shí)，膜片的_____（左/右）面就會(huì)受到水的壓力，克服彈簧的彈力推動(dòng)閥桿，打開進(jìn)氣閥門使燃?xì)饨尤胫骰鸸艿�；反之，如果此時(shí)的水壓很小或者無水，則膜片受到的水的壓力就會(huì)減小甚至消失，燃?xì)忾y門就會(huì)在彈簧的作用下向_____（左/右）移動(dòng)而關(guān)閉，停止進(jìn)氣．

（5）為了防止熱水器工作過程中加熱火焰意外熄滅導(dǎo)致燃?xì)庑孤�，技術(shù)人員設(shè)計(jì)了“火滅斷氣”的裝置．如圖3所示為一種“火滅斷氣”裝置的原理圖，請根據(jù)這個(gè)原理圖，簡述它是怎樣實(shí)現(xiàn)“火滅斷氣”功能的______？

Answer 1

【答案】氣溫低于0℃時(shí)，使用后的熱水器中殘存的水會(huì)結(jié)冰。水結(jié)冰后，密度變小，體積膨脹，很容易把熱水器脹破。所以，氣溫低于0℃時(shí)，用后需要打開放水塞，放盡機(jī)體內(nèi)存水，再擰緊。 該型號家用燃?xì)鉄崴�器正常工作時(shí)的燒水效率為87.5%。 此次淋浴至少需消耗0.24m3天然氣。 右 右 火焰燃燒時(shí)，雙金屬片外側(cè)的金屬溫度升高時(shí)膨脹的更多，雙金屬片向下彎曲，推動(dòng)燃?xì)忾y門打開；如果因?yàn)橐馔獾脑�因使火焰熄滅，雙金屬片的溫度降低，外側(cè)金屬收縮的更多，雙金屬片向上伸直，拉動(dòng)燃?xì)忾y門關(guān)閉，防止燃?xì)馔庑埂?/span>

【解析】

（1）水的凝固點(diǎn)是0℃，水在結(jié)冰過程中體積會(huì)膨脹；（2）已知熱水器的額定熱負(fù)荷和1min，可以得到在此時(shí)間產(chǎn)生的熱量Q；已知1min加熱水的體積，可以得到1min加熱水的質(zhì)量；已知水的質(zhì)量、比熱和升高的溫度，可以得到吸收的熱量；已知水吸收的熱量和熱水器產(chǎn)生的熱量，兩者之比就是熱水器的燒水效率；

（3）已知熱水器的額定熱負(fù)荷和淋浴時(shí)間，可以得到在此時(shí)間產(chǎn)生的熱量；已知需要的熱量和天然氣的熱值，利用V=得到燃燒的天然氣；

（4）水箱中進(jìn)水時(shí)，對膜片有向左的壓力，壓力足夠大時(shí)，彈簧被壓縮，燃?xì)忾y門打開，熱水器供熱；反之燃?xì)忾y門關(guān)閉；

（5）物體具有熱脹冷縮的性質(zhì)，但不同物體的熱膨脹程度不同，雙金屬片就是兩片熱膨脹程度相差很大的金屬片鉚合而成．

(1)氣溫低于0℃時(shí)，使用后的熱水器中殘存的水會(huì)結(jié)冰。水結(jié)冰后，密度變小，體積膨脹，很容易把熱水器脹破。所以，氣溫低于0℃時(shí)，用后需要打開放水塞，放盡機(jī)體內(nèi)存水，再擰緊；

(2)由表格可知，額定熱負(fù)荷16kW，熱水器正常工作1min，產(chǎn)生的熱量為：Q=Pt=16×W×60s=9.6×J由表格可知額定產(chǎn)熱水能，1min內(nèi)加熱水的質(zhì)量為：m=ρV=1.0×kg/×8×=8kg這些水吸收的熱量為=cm△t=4.2×J/(kg℃)×8kg×25℃=8.4×J，熱水器的燒水效率為η=×100%=×100%=87.5%

(3)一次淋浴需要的熱量為：Q淋=Pt淋=16×103W×1200s=1.92×107J

需要完全燃燒的天然氣的體積為V氣===0.24m3

(4)當(dāng)進(jìn)水口處有水壓時(shí)，膜片的右面就會(huì)受到向左的壓力，克服彈簧的彈力向左推動(dòng)閥桿，打開進(jìn)氣閥門使燃?xì)饨尤胫骰鸸艿�；反之，如果此時(shí)的水壓很小或者無水，則膜片受到的向左的壓力就會(huì)減小甚至消失，燃?xì)忾y門就會(huì)在彈簧的壓力下向右移動(dòng)而關(guān)閉，停止進(jìn)氣；

(5)火焰燃燒時(shí)，雙金屬片外側(cè)的金屬溫度升高時(shí)膨脹的更多，雙金屬片向下彎曲，推動(dòng)燃?xì)忾y門打開；如果因?yàn)橐馔獾脑�因使火焰熄滅，雙金屬片的溫度降低，外側(cè)金屬收縮的更多，雙金屬片向上伸直，拉動(dòng)燃?xì)忾y門關(guān)閉，防止燃?xì)馔庑埂?/span>