Question

某廠家設(shè)計(jì)了一批高壓鍋送往1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的平原地區(qū)使用，要求鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.5個標(biāo)準(zhǔn)氣壓，排氣孔的面積為7mm²，求限壓閥的質(zhì)量應(yīng)為多少？如果某高山地區(qū)需要這種沸點(diǎn)下的高壓鍋，當(dāng)?shù)卮髿鈮褐挥?.8個標(biāo)準(zhǔn)氣壓，則高壓鍋的限壓閥的質(zhì)量應(yīng)如何改進(jìn)？（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓取10⁵Pa）

Answer 1

解：（1）設(shè)出氣口的面積為S，外界大氣壓為p₀，鍋內(nèi)氣壓為p，限壓閥質(zhì)量為m，
當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.5個標(biāo)準(zhǔn)氣壓時，對限壓閥受力分析可知：受到豎直向上鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，豎直向下的重力和大氣壓力，
∵限壓閥被頂起處于平衡狀態(tài)，
∴pS=p₀S+mg，
則m===0.035kg=35g；
（2）可以增加限壓閥的質(zhì)量來增大鍋內(nèi)氣壓，提高沸點(diǎn)．
答：限壓閥的質(zhì)量應(yīng)為35g；如果某高山地區(qū)需要這種沸點(diǎn)下的高壓鍋應(yīng)增加限壓閥的質(zhì)量．
分析：（1）當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.5個標(biāo)準(zhǔn)氣壓時，限壓閥被頂起處于平衡狀態(tài)，對限壓閥受力分析后利用壓強(qiáng)公式和力的平衡條件、重力公式得出等式解求出限壓閥的質(zhì)量；
（2）高山地區(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(dá)到同樣的鍋內(nèi)溫度．
點(diǎn)評：本題涉及到大氣壓的綜合應(yīng)用，重力的計(jì)算，壓強(qiáng)大小及其計(jì)算的等知識點(diǎn)，是一道物理綜合題目，要求學(xué)生要具備一定的學(xué)科綜合能力，計(jì)算時還要注意統(tǒng)一使用國際單位制單位．