Question

20．如圖所示的高壓鍋，鍋蓋上有一個(gè)空心柱為排氣孔，空心柱上戴著一個(gè)帽子為限壓閥．當(dāng)高壓鍋呃逆氣體的壓強(qiáng)超過(guò)安全值時(shí)，鍋內(nèi)氣體就會(huì)沖開(kāi)限壓閥，氣體跑出一部分，使鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減�。疁y(cè)得一個(gè)高壓鍋限壓閥的質(zhì)量是0.08kg，排氣孔的直徑是3mm，求：
（1）限壓閥的重力；
（2）限壓閥產(chǎn)生的壓強(qiáng)；
（3）國(guó)內(nèi)食物沸騰時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)（單位是“℃”），沸點(diǎn)（t）與壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如表所示，則：這個(gè)高壓鍋內(nèi)的最高溫度．

t/℃	95	100	105	110	112	114	116	118	120	122	124	126	128
p/kPa	84	101	121	143	154	163	175	187	199	211	226	239	258

Answer 1

分析 （1）已知限壓閥的質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出限壓閥的重量；
（2）知道直徑，求出受力面積，利用壓強(qiáng)定義式求限壓閥產(chǎn)生的壓強(qiáng)；
（3）求出鍋內(nèi)氣壓，對(duì)照表格內(nèi)容得出鍋內(nèi)最高溫度．

解答 解：
（1）限壓閥的重量為：
G=mg=0.08kg×9.8N/kg=0.784N；
（2）限壓閥產(chǎn)生的壓力：
F=G=0.8N，
受力面積：S=πr²=3.14×（$\frac{1}{2}$×3mm）²=7.07mm²=7.07×10^-6m²，
限壓閥產(chǎn)生的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{0.784N}{7.07×1{0}^{-6}{m}^{2}}$≈1.11×10⁵Pa；
（3）鍋內(nèi)氣壓：p_鍋內(nèi)=p₀+p=1.01×10⁵Pa+1.11×10⁵Pa=2.12×10⁵Pa=212kPa；
對(duì)照表中數(shù)據(jù)可知鍋內(nèi)水溫約為122℃；
答：（1）限壓閥的重力為0.784N；
（2）限壓閥產(chǎn)生的壓強(qiáng)為1.11×10⁵Pa；
（3）這個(gè)高壓鍋內(nèi)的最高溫度為122℃．

點(diǎn)評(píng) 此題涉及到大氣壓的綜合應(yīng)用，重力的計(jì)算、壓強(qiáng)大小計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，這是一道數(shù)學(xué)與物理的綜合性題目，要求學(xué)生要具備一定的學(xué)科綜合能力，計(jì)算時(shí)還要注意統(tǒng)一使用國(guó)際單位制單位．