Question

如圖所示為高壓鍋的示意圖，鍋蓋上有一個空心柱為排氣孔，空心柱上戴有一個“帽子”為限壓閥．當高壓鍋內氣體的壓強超過安全值時，鍋內的氣體會頂起限壓閥跑出一部分，使鍋內氣體壓強減少，保證高壓鍋安全使用．已知空心柱小孔的橫截面積為10^-5m²，限壓閥的質量為100g，大氣壓為1.0×10⁵Pa．
（1）用高壓鍋燒水至沸騰時，水的溫度

＞

100℃（選填“＞”、“＜”“=”）
（2）此高壓鍋內氣體的最大壓強是多少？
（3）經(jīng)商品質量檢測部門檢測，此高壓鍋氣體的最大壓強不能超過1.8×10⁵Pa，要使此高壓鍋能繼續(xù)安全使用，原來的限壓閥還能使用嗎？若不能，應再配一個質量為多大的限壓閥．

Answer 1

分析：（1）液體的沸點與氣壓有關，氣壓越高沸點越高；
（2）鍋內氣體最大壓強等于限壓閥產生的壓強加上外面大氣壓強．限壓閥產生的壓強可用壓強公式算出；
（3）由經(jīng)檢驗鍋內氣體的最大壓強不能超過1.8×10⁵Pa，可知原來的限壓閥不能繼續(xù)使用；根據(jù)鍋內氣體的最大壓強和大氣壓可計算出作用在限壓閥上的壓強，然后根據(jù)限壓閥出氣口橫截面積可求出限壓閥的壓力，此時壓力即為其重力，然后即可求出限壓閥的質量．

解答：解：（1）高壓鍋內氣壓大于一個標準大氣壓，故鍋內水的沸點高于100℃，所以水的溫度大于100℃．
（2）鍋內氣體最大壓強等于限壓閥產生的壓強加上外面大氣壓強．
p_閥=

F

S

=

mg

S

=

100×10-3kg×10N/kg

10-5m2

=1.0×10⁵Pa，
此高壓鍋內氣體的最大壓強：
p_內=p_閥+p₀=1.0×10⁵Pa+1.0×10⁵Pa=2.0×10⁵Pa；
（3）此時限壓閥的壓強：
p_限′=p_最大′-p₀=1.8×10⁵Pa-1×10⁵Pa=0.8×10⁵Pa，
限壓閥的壓力：
F_限′=P_限′S=0.8×10⁵Pa×10^-5m²=0.8N，
限壓閥的重力：
G=F_限′=0.8N，
根據(jù)G=mg可得，限壓閥的質量：
m=

G

g

=

0.8N

10N/kg

=0.08kg．
答：（1）＞；
（2）此高壓鍋內氣體的最大壓強2.0×10⁵Pa；
（3）不能，應該再配一個質量為80g的限壓閥．

點評：本題考查了沸點與氣壓的關系以及有關壓強的計算．要注意算鍋內壓強時不要忘了加上外面大氣壓強．