Question

【題目】“3·15”消費者權益日，小明在電視節目上了解到市場上有一批劣質天然氣熱水器混入（主要是熱效率差，造成資源浪費），其款式與他家新安裝的一樣．小明想估測自己家熱水器的熱效率，他找到了包裝箱和熱水器銘牌，獲得了以下信息：

包裝箱及熱水器的總質量為16kg

“堆碼層數極限”標志數為11，即該包裝箱在倉儲時從地面開始，平放時最大堆放層數是11層，超過則可能把最底層的包裝箱壓壞

包裝箱平放時的底面積為0．4m2

熱效率為85%～90%．表示該熱水器工作時，天然氣完全燃燒所消耗的化學能，有85%～90%的轉化為水的內能

加熱模式為“即熱式”．即用熱水器給水加熱時，只要接通開關讓自來水流過熱水器，流出的水即可達到設定的水溫

小明接通熱水器工作開關，當流出40kg熱水時，讓熱水器停止工作．已知當時自來水的溫度是15℃，熱水器輸出的熱水溫度為40℃，觀察天然氣表得知共用了0．15m3的天然氣，天然氣的熱值為3．2×107J/m3，水的比熱容4．2×103J/（kg·℃）,g取10N/kg．求：

（1）若在倉儲時堆碼層達到了極限，則最下層的包裝箱上表面承受的壓強是多大？

（2）小明的估測過程中，流過熱水器的水吸收的熱量是多少？天然氣完全燃燒釋放的熱量是多少？

（3）通過計算說明小明家的熱水器是否是正品？

Answer 1

【答案】（1）最下層的包裝箱上表面承受的壓強是4000Pa；

（2）流過熱水器的水吸收的熱量是4．2×106J；天然氣完全燃燒釋放的熱量是4．8×106J；

（3）小明家的熱水器是正品．

【解析】

試題分析：（1）最下層的包裝箱受到的壓力：

F=G總=10m總g=10×16kg×10N/kg=1600N，

它所承受的壓強：；

（2）①水吸收的熱量：

Q吸=c水m水△t=4．2×103J/（kg℃）×40kg×（40℃-15℃）=4．2×106J；

②天然氣完全燃燒釋放的熱量是：

Q放=qV=3．2×107J/m3×0．15m3=4．8×106J；

（3）熱水器的實際熱效率為：．

由表中信息可知，熱效率為85%～90%．表示該熱水器工作時，天然氣完全燃燒所消耗的化學能，有85%～90%的轉化為水的內能，則87．5%符合要求，故為正品．

答：（1）最下層的包裝箱上表面承受的壓強是4000Pa；

（2）流過熱水器的水吸收的熱量是4．2×106J；天然氣完全燃燒釋放的熱量是4．8×106J；

（3）小明家的熱水器是正品．