Question

10．雙11活動時，蠟筆小新幫媽媽在蘇寧易購中買了一個高壓鍋．高壓鍋是家庭廚房中常見的炊具，利用它可以將食物加熱到100℃以上．它省時高效，深受消費者歡迎．
（1）小新測得這個鍋蓋直徑為24厘米，高壓鍋的安全閥的質(zhì)量為121克，排氣孔的橫截面積為11毫米²，如果用它煮水消毒，根據(jù)下面的沸點與壓強關(guān)系的表格，請你寫出計算過程算出這個高壓鍋內(nèi)水能達到的最高溫度大約是多少℃？
（當時的大氣壓為1.01×10⁵帕）

T/℃	90	100	105	105	110	112	114	116	118	120	122	124	126	128	130
P/千帕	70	101	121	121	143	154	163	175	187	199	211	226	239	258	270

（2）小新在有關(guān)媒體上看到了由于出氣孔堵塞，致使高壓鍋爆炸的報道后，給廠家提出了一個增加易熔片（熔點較低的合金材料）的改進建議．現(xiàn)在生產(chǎn)的高壓鍋已普遍增加了含有易熔片的出氣孔（如圖）．試說明小新建議的科學道理．

Answer 1

分析 （1）由題意可知，要想知道高壓鍋內(nèi)的最高溫度，需要首先計算高壓鍋內(nèi)的氣壓有多大．高壓鍋內(nèi)的氣壓與大氣壓+限壓閥產(chǎn)生的壓強之和平衡．根據(jù)這一思路進行計算即可．
（2）易熔片的熔點低，這樣它就能及時的熔化，鍋內(nèi)氣體便可以從放氣孔出來，鍋內(nèi)氣壓就會減小，防止出現(xiàn)爆炸．

解答 解：（1）限壓閥排氣孔的作用面積：S=11mm²=11×10^-6m²，
限壓閥的重力：G=mg=0.121kg×10N/kg=1.21N，
限壓閥內(nèi)氣壓=大氣壓+限壓閥重力產(chǎn)生的壓強，因此得，p=p₀+$\frac{G}{S}$=1.01×10⁵Pa+$\frac{1.21N}{11×1{0}^{-6}{m}^{2}}$=2.11×10⁵Pa，
從表中查出，鍋內(nèi)溫度約為122℃．
（2）高壓鍋一旦安全閥失效，鍋內(nèi)氣壓過大，鍋內(nèi)溫度也隨之升高，當溫度達到易熔片的熔點時，再繼續(xù)加熱易熔片就會熔化，鍋內(nèi)氣體便從放氣孔噴出，使鍋內(nèi)氣壓減小，從而防止爆炸事故發(fā)生．
答：（1）這個高壓鍋內(nèi)水能達到的最高溫度大約是122℃；
（2）高壓鍋一旦安全閥失效，鍋內(nèi)氣體壓強過大，溫度也隨之升高，當溫度達到易熔片的熔點時，再繼續(xù)加熱，易熔片開始熔化，鍋內(nèi)氣體便從氣孔噴出，使鍋內(nèi)氣壓減小，從而防止爆炸事故發(fā)生．

點評 此題考查壓強的大小計算，解決此題時，搞清鍋內(nèi)氣壓與外界壓強是平衡的非常重要．外界壓強又來自大氣壓和限閥自身的壓強，這樣才能找到解決的途徑．