Question

家庭水暖又叫“土暖气”，是我国北方广大农村及一些城市使用的一种取暖设备，下图是一种家庭水暖的安装示意图，其中下水管的D端比A端略高，其坡度为1：100．请看图思考并回答以下问题：

（1）这种水暖设备并没有应用水泵，但是当点燃锅炉后，水便可以在管中按箭头所示方向自行流动．请具体分析管中的水流动的原因是什么．
（2）为什么要安装放气阀？
（3）使用该套设备时，对水箱中的水位高低有什么要求？

Answer

根据液体温度的变化引起的水的密度的变化，从而使不同位置的压强产生压强差，及因水位差产生的水管内的水的压强差分析．
答：（1）在管中A点附近取一截面，截面右侧水管ABC段中的水温高，密度ρA右小；
水经暖气片放热后，温度降低，所以水管CDA段中的水温较低，密度ρA左较大，
根据液体压强公式p=ρgh，A截面左侧CDA段中的水产生的压强大于右侧ABC段水的压强，因此水管中的水会按逆时针方向流动．
同时安装水管时又有一定的坡度，即D端高、A端低，为水的逆时针流动创造了有利的条件．
（2）当水管中有空气时，气泡会沿管道向上移动，并汇集在最高处，包括管道中向上凸起的部分、暖气片的顶部等处．
如果汇集的气体过多，会形成气柱，分断了水管中的水，阻碍水的流动，从而影响用热水供暖的效果．
（3）水箱中的水位一定要高于整个循环水路的最高点，才能在整个循环水路中灌满水，
否则循环水路中就会有空气，水就不能正常流动，从而影响用热水供暖的效果．