Question

【題目】小明是個很善于把物理知識應用于實際的同學，最近他家中新安裝了天然氣熱水器，如圖所示.小明仔細觀察了包裝箱、熱水器銘牌，獲得了以下信息：
①包裝箱及熱水器的總質量為16kg；
②“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；
③根據包裝箱尺寸計算出平放時的底面積為0.4m2 ；
④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.
他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·℃）.請幫小明解答下列問題：

（1）若在倉儲時堆碼層達到了極限11層，則最下層的包裝箱承受的壓強是多大？
（2）該熱水器的實際效率是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：一個包裝箱的重力為：G1=mg=16kg×10N/kg=160N；

則10個包裝箱的重力為：G2=10G1=10×160N=1600N；

則11層時，最下層包裝箱受到的壓強為：p==== 4×103Pa.

（2）解：40kg水從15℃升溫到40℃吸收的熱量：

Q吸= cm（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×40kg ×(40℃-15℃)= 4.2×106J ；

燃燒0.15m3的天然氣放出的熱量：Q放=Vq=0.15m3×3.2×107J/m3=4.8×106J；

則熱水器的效率：= =0.875=87.5%

【解析】（1）堆放11層時，最下層包裝箱受到的壓力等于上面10個包裝箱的重力，再根據壓強公式求出最下層包裝箱受到的壓強；
（2）根據Q吸= cm（t-t0）求出水吸收的熱量，根據Q放=Vq求出天然氣完全燃燒放出的熱量，再根據求出熱水器的效率.
【考點精析】掌握重力的計算和壓強的大小及其計算是解答本題的根本，需要知道重力的計算公式：G=mg；壓強的計算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強，F表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對水平面的壓強大約為20Pa）．