Question

【題目】太陽能是一種理想的綠色能源。小華家最近安裝了一臺太陽能熱水器，如圖是其室內進出水管的安裝示意圖，Ⅰ為進水閥，Ⅱ出水閥，Ⅲ為調溫閥在水箱接口處有根進出水管，一根溢流管，一根排氣管。給水箱上冷水或沐浴時用熱水，均通過這根進出水管來完成。請完成下列問題：

(1)沐浴時用水箱中熱水和上冷水管中的冷水混合時，水閥Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ應處于何種狀態(tài)？

(2)若水箱安裝在七樓樓頂上，且距樓頂?shù)孛娓?/span>1米，小華家住二樓，進水閥距二樓地面高1米，每層樓高3米，則在進水閥處水壓至少為多大才能順利上水？

(3)設水箱容積為100升，在一般的光照條件下，一滿箱15℃的水到傍晚時，水溫達到65℃所吸收的熱量，相當于完全燃燒多少的煤氣所放出的熱量？(C水=4.2×103J/(kg·℃)，煤氣的熱值約4×107J/m3)

(4)水箱中的水溫在冬天有時不夠高，一般都預裝了電加熱器。若該電加熱器的規(guī)格為“220V 2.4kW”，家里當時的實際電壓只有200V，要把滿箱水溫度提高10℃，需加熱多少分鐘？ (g=10N/kg)

Answer 1

【答案】(1) 閥門Ⅰ關閉，閥門Ⅱ、Ⅲ打開；(2) 1.8×105Pa；(3) 0.525m3；(4) 35.3min

【解析】

(1)由圖可知，閥門Ⅰ關閉，閥門Ⅱ、Ⅲ打開，上面來的熱水和下面來的冷水混合，用來淋浴。

(2)進水閥到太陽能熱水器水面的高度為

太陽能熱水器的水在進水閥處產生的壓強為

(3)水的體積為

水的質量為

水箱內的水吸收的熱量

如果靠煤氣燃燒放出這些熱量，需完全燃燒煤氣的體積為

(4)由可得，電加熱器的電阻為

當電熱器200V實際功率為

把滿箱水溫度提高10℃需吸收的熱量為

這些熱量由電加熱器來加熱提供，則

需加熱的時間為

答：(1) 閥門Ⅰ關閉，閥門Ⅱ、Ⅲ打開，上面來的熱水和下面來的冷水混合。

(2)在進水閥處水壓至少為1.8×105Pa時才能順利上水。

(3)相當于完全燃燒0.525m3的煤氣所放出的熱量。

(4)要把滿箱水溫度提高10℃，需加熱35.3min 。