Question

【題目】家庭常用的高壓鍋與普通鍋主要不同之處在于它的密封性好．圖乙是高壓鍋的結(jié)構(gòu)示意圖，它的蓋子上有三個氣孔，帶有活塞的氣孔l 使鍋內(nèi)與外界連通，此時鍋內(nèi)氣壓與外界大氣壓相等（外界大氣壓為1.0×105Pa）．當(dāng)鍋內(nèi)溫度升高至100℃時，鍋內(nèi)氣體會把氣孔1 的活塞頂起，這時鍋被密封．鍋內(nèi)溫度繼續(xù)升高，氣體壓強增大，當(dāng)壓強增至最大值時，氣體就會沖開氣孔 2 上的限壓閥．氣孔 3 正常情況下無作用，圖乙中未畫出．設(shè)鍋內(nèi)氣壓每增加3.6×103Pa，水的沸點相應(yīng)增加1℃．
（1）鍋內(nèi)溫度升高到110℃時，鍋內(nèi)的氣壓是多大？
（2）此高壓鍋限壓閥的質(zhì)量為70g，氣孔2 的面積為7mm2 ． 則鍋內(nèi)的最高溫度可達到多少？（g 取10N/kg，結(jié)果保留整數(shù)）
（3）假如把這種高壓鍋向西藏地區(qū)銷售，你認為需要做哪方面的改進，如何改進？

Answer 1

【答案】
（1）解：外界大氣壓p0=1.0×105Pa，水的沸點為100℃，△t=t2﹣t1=110℃﹣100℃=10℃

p鍋內(nèi)=p0+△p=1.0×105Pa+10℃×3.6×103Pa/℃=1.36×105Pa

（2）解：限壓閥質(zhì)量m=70g=0.07kg，

氣孔2面積S=7mm2=7×10﹣6m2，

設(shè)鍋內(nèi)最高氣壓為p鍋內(nèi)′，

以限壓閥為研究對象，則mg+p0S=p鍋內(nèi)′S，

p'鍋內(nèi)=p0+ =1.0×105Pa+ =2.0×105Pa，

鍋內(nèi)最高溫度T為：

T= +100℃= +100℃≈128℃

（3）解：西藏地區(qū)外界大氣壓低，可以增加限壓閥的質(zhì)量來增大鍋內(nèi)氣壓，提高沸點
【解析】（1）已知鍋內(nèi)氣壓每增加3.6×103Pa，水的沸點相應(yīng)增加1℃，據(jù)此可求出變化的溫度，再根據(jù)鍋內(nèi)氣壓等于大氣壓加上變化的氣壓；（2）根據(jù)高壓鍋限壓閥的質(zhì)量和氣孔2的面積，以限壓閥為研究對象，則有mg+p0S=p'鍋內(nèi)S，然后可求出的壓強p'鍋內(nèi)最后根據(jù)最高氣壓求出最高溫度；（3）西藏地區(qū)外界大氣壓低，可以增大安全閥的質(zhì)量，增大鍋內(nèi)氣壓，達到同樣的鍋內(nèi)溫度．
【考點精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解壓強的大小及其計算的相關(guān)知識，掌握壓強的計算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強，F(xiàn)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）．