Question

（2013?武汉模拟）下表为某品牌家用燃气热水器的主要技术数据．热负荷是指燃料在燃烧器中完全燃烧时单位时间内所释放的热量．

燃气种类	天然气
额定热负荷	16Kw
适用水压	0.025MPa～0.75MPa
额定产热水能力	8L/min（△t=25℃）

（1）热水器机壳上印有这样一条警告：“气温低于0℃时，用后请打开放水塞，放尽机内存水，再拧紧…”．这样做的原因是

水凝固成冰时，体积变大，容易胀坏机器

．
（2）试求该型号家用燃气热水器正常工作时的效率．
（3）某高楼内的住户家的燃气热水器比地面的配水房高100m，若要该户居民家里的燃气热水器能正常工作，则配水房提供的水压应不低于多少Pa？

Answer 1

分析：（1）水的凝固点是0℃，水在结冰过程中体积会膨胀；
（2）已知热水器的额定热负荷和1min，可以得到在此时间产生的热量Q；已知1min加热水的体积，根据密度公式可以得到1min加热水的质量；已知水的质量、比热和升高的温度，可以得到吸收的热量；又已知水吸收的热量和热水器产生的热量，两者之比就是热水器的烧水效率；
（3）知道住户家的燃气热水器比地面的配水房高100m，根据液体压强公式求出水产生的压强然后加上使用的最小水强即为配水房提供的最小水压．

解答：解：（1）气温低于0℃时，使用后的热水器中残存的水会结冰．水结冰后，密度变小，体积膨胀，很容易把热水器胀破．所以，气温低于0℃时，用后需要打开放水塞，放尽机体内存水，再拧紧；
（2）热水器正常工作1min，产生的热量：
Q=Pt=16×10³W×60s=9.6×10⁵J，
根据ρ=

m

V

可得，1min内加热水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×8×10^-3m³=8kg，
这些水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×8kg×25℃=8.4×10⁵J，
热水器的烧水效率：
η=

Q吸

Q

×100%=

8.4×105J

9.6×105J

×100%=87.5%；
（3）配水房提供的最小水压：
p=p₀+p_水=p₀+ρgh=2.5×10⁴Pa+1.0×10³kg/m³×10N/kg×100m=1.025×10⁶Pa．
答：（1）水凝固成冰时，体积变大，容易胀坏机器；
（2）该型号家用燃气热水器正常工作时的效率为87.5%；
（3）配水房提供的水压应不低于1.025×10⁶PaPa．

点评：本题考查了电功公式、密度公式、吸热公式、效率公式和压强公式的应用，关键是铭牌参数含义的理解与应用，同时要注意水在结冰过程中体积会膨胀以及计算配水房提供的水压时要加上使用的最小水压．