Question

【題目】家用燃氣熱水器（如圖1所示）是一種方便、快捷且不受天氣影響的洗浴設備．下表為某品牌家用燃氣熱水器的主要技術數據．已知天然氣的熱值為8×107J/m3。

（1）為了安全使用此熱水器，機體上印有一些警告，其中一條是這樣說的：“氣溫低于0℃時，用后請打開放水塞，放盡機內存水，再擰緊…”．請解釋為什么要這樣做？

（2）試求該型號家用燃氣熱水器正常工作時的燒水效率．（相關參數見銘牌）

（3）若在額定產熱水能力下進行淋浴，一次淋浴總計加熱時間為20min，則此次淋浴至少需消耗多少m3天然氣？

（4）為防止燃氣熱水器在無水或水壓過低時“干燒”，技術人員設計了很多種“水氣聯動”裝置，實現通常所說的“水到氣到”．圖2就是其中一種“水氣聯動”裝置的原理圖，你能看出它的工作原理嗎？請簡述它是如何利用“水到”來控制“氣到”的：當進水口處有水壓時，膜片的________（左/右）面就會受到水的壓力，克服彈簧的彈力推動閥桿，打開進氣閥門使燃氣接入主火管道；反之，如果此時的水壓很小或者無水，則膜片受到的水的壓力就會減小甚至消失，燃氣閥門就會在彈簧的作用下向________（左/右）移動而關閉，停止進氣．

（5）為了防止熱水器工作過程中加熱火焰意外熄滅導致燃氣泄漏，技術人員設計了“火滅斷氣”的裝置．如圖3所示為一種“火滅斷氣”裝置的原理圖，請根據這個原理圖，簡述它是怎樣實現“火滅斷氣”功能的？

生產許可證	XK00﹣1020044
執行標準	GB6932﹣2001
型號	JSD15﹣D8JA
燃氣種類	天然氣
額定燃氣壓強	2000pa
額定熱負荷	16KW
適用水壓	0.025Mpa0.75Mp
額定產熱水能	8L/min（△t=25°C
額定電壓	3V（DC）

Answer 1

【答案】 氣溫低于0℃時，使用后的熱水器中殘存的水會結冰．水結冰后，密度變小，體積膨脹，很容易把熱水器脹破．所以，氣溫低于0℃時，用后需要打開放水塞，放盡機體內存水，再擰緊。 =87.5%； 0.24m3； 右 右 火焰燃燒時，雙金屬片外側的金屬溫度升高時膨脹的更多，雙金屬片向下彎曲，推動燃氣閥門打開；如果因為意外的原因使火焰熄滅，雙金屬片的溫度降低，外側金屬收縮的更多，雙金屬片向上伸直，拉動燃氣閥門關閉，防止燃氣外泄。

【解析】（1）氣溫低于0℃時，使用后的熱水器中殘存的水會結冰．水結冰后，密度變小，體積膨脹，很容易把熱水器脹破．所以，氣溫低于0℃時，用后需要打開放水塞，放盡機體內存水，再擰緊。（2）由表格可知，額定熱負荷16kW，熱水器正常工作1min，產生的熱量為：

Q＝Pt＝16×103W×60s＝9.6×105J由表格可知額定產熱水能，1min內加熱水的質量為：

m＝ρV＝1.0×103kg/m3×8×10﹣3m3＝8kg這些水吸收的熱量為Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg℃）×8kg×25℃＝8.4×105J熱水器的燒水效率為η＝×100%＝×100%＝87.5%；（3）一次淋浴需要的熱量為：Q淋＝Pt淋＝16×103W×1200s＝1.92×107J需要完全燃燒的天然氣的體積為V氣＝＝0.24m3；（4）水箱中進水時，對膜片有向左的壓力，壓力足夠大時，彈簧被壓縮，燃氣閥門打開，熱水器供熱；反之燃氣閥門關閉；（5）火焰燃燒時，雙金屬片外側的金屬溫度升高時膨脹的更多，雙金屬片向下彎曲，推動燃氣閥門打開；如果因為意外的原因使火焰熄滅，雙金屬片的溫度降低，外側金屬收縮的更多，雙金屬片向上伸直，拉動燃氣閥門關閉，防止燃氣外泄。