Question

18．高壓鍋有很好的密封性，基本上不會漏氣．鍋蓋中間有一個排氣孔，上面套有類似砝碼的限壓閥，將排氣孔堵住．當給高壓鍋加熱時，鍋內(nèi)氣體壓強增加到一定程度時，氣體就能把限壓閥頂起來，部分蒸汽從排氣孔排出鍋外，已知某高壓鍋的限壓閥的質(zhì)量是0.1kg，排氣孔直徑為0.3cm，則鍋內(nèi)氣體的壓強最大可達多少？已知壓強每增加3.5×10³ Pa，水的沸點相應增加1℃，則這只高壓鍋內(nèi)能達到的最高溫度是多少？（g取10m/s²，大氣壓強p₀=1.013×10⁵ Pa）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)限壓閥質(zhì)量求出其重力，此時重力即為壓力，利用限壓閥出氣口橫截面積求出此時壓強，再加上大氣壓的值即為鍋內(nèi)氣體能達到的最大壓強．
（2）先求出鍋內(nèi)壓強增加量，再根據(jù)每增加3.5×10³Pa水的沸點就相應的增加1℃求出水的沸點增加量，進而得出鍋內(nèi)的最高溫度．

解答 解：（1）鍋內(nèi)最大壓強為：$P={P}_{0}+\frac{mg}{S}$=1.013×10⁵+$\frac{1}{3.14×0.001{5}^{2}}$Pa≈2.4×10⁵Pa．
（2）鍋內(nèi)壓強增加了：
△P=P-P₀=2.4×10⁵Pa-1×10⁵Pa=1.4×10⁵Pa，
水的沸點增高：△t=$\frac{1.4×1{0}^{5}}{3.5×1{0}^{3}}$=40°C．
所以，鍋內(nèi)溫度最高可達：t=100℃+40℃=140℃．
答：鍋內(nèi)氣體的壓強最大可達2.4×10⁵Pa；這只高壓鍋內(nèi)能達到的最高溫度是140°C．

點評 此題涉及到大氣壓的綜合應用，重力的計算，壓強大小及其計算等知識點，是一道物理綜合題目，要求學生要具備一定的學科綜合能力，計算時還要注意統(tǒng)一使用國際單位制單位．