Question

家庭水暖又叫“土暖气”，是我国北方广大农村及一些城市使用的一种取暖设备，下图是一种家庭水暖的安装示意图，其中下水管的D端比A端略高，其坡度为1：100．请看图思考并回答以下问题：

（1）这种水暖设备并没有应用水泵，但是当点燃锅炉后，水便可以在管中按箭头所示方向自行流动．请具体分析管中的水流动的原因是什么．
（2）为什么要安装放气阀？
（3）使用该套设备时，对水箱中的水位高低有什么要求？

Answer 1

分析：根据液体温度的变化引起的水的密度的变化，从而使不同位置的压强产生压强差，及因水位差产生的水管内的水的压强差分析．

解答：答：（1）在管中A点附近取一截面，截面右侧水管ABC段中的水温高，密度ρ_A右小；
水经暖气片放热后，温度降低，所以水管CDA段中的水温较低，密度ρ_A左较大，
根据液体压强公式p=ρgh，A截面左侧CDA段中的水产生的压强大于右侧ABC段水的压强，因此水管中的水会按逆时针方向流动．
同时安装水管时又有一定的坡度，即D端高、A端低，为水的逆时针流动创造了有利的条件．
（2）当水管中有空气时，气泡会沿管道向上移动，并汇集在最高处，包括管道中向上凸起的部分、暖气片的顶部等处．
如果汇集的气体过多，会形成气柱，分断了水管中的水，阻碍水的流动，从而影响用热水供暖的效果．
（3）水箱中的水位一定要高于整个循环水路的最高点，才能在整个循环水路中灌满水，
否则循环水路中就会有空气，水就不能正常流动，从而影响用热水供暖的效果．

点评：本题考查了水因热胀冷缩而引起的密度变化而引起的压强不同在生活中实际应用，冬天利用这点来取暖时较清洁、污染小等优点，深受人们的青睐．