Question

高壓鍋是家庭廚房中常見(jiàn)的炊具，利用它可以將食物加熱到100℃以上．它省時(shí)高效，深受消費(fèi)者歡迎．
（1）說(shuō)出高壓鍋運(yùn)用了哪些物理知識(shí)點(diǎn)？
答：

液體的沸點(diǎn)隨氣壓的升高而升高

；

液體沸騰時(shí)吸熱溫度保持不變

．（答二點(diǎn)即可）
（2）小明測(cè)得家中高壓鍋出氣孔的直徑為4mm，壓在出氣孔上的安全閥的質(zhì)量為80g．通過(guò)計(jì)算并對(duì)照?qǐng)D象說(shuō)明利用這種高壓鍋燒水時(shí)，最高溫度大約是多少？假若要把這種高壓鍋向西藏地區(qū)銷售，你認(rèn)為需要做哪方面的改進(jìn)，如何改進(jìn)？

Answer 1

分析：（1）液體的沸點(diǎn)隨氣壓的升高而增大；液體沸騰時(shí)，液體繼續(xù)吸收熱量，但溫度保持不變；
（2）知道安全閥的質(zhì)量，可以求安全閥對(duì)出氣孔產(chǎn)生的壓力，利用壓強(qiáng)公式求安全閥對(duì)出氣孔產(chǎn)生的壓強(qiáng)，加上外界大氣壓，得出鍋內(nèi)氣壓，從沸點(diǎn)-氣壓圖象上得出高壓鍋內(nèi)最高溫度；
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(dá)到同樣的鍋內(nèi)溫度．

解答：解：（1）高壓鍋是密封的，鍋內(nèi)水汽化形成的水蒸氣不能跑出去，
使鍋內(nèi)水面上的氣壓增大，水的沸點(diǎn)升高；水沸騰后繼續(xù)吸收熱量，但水的溫度不變；
故答案為：液體的沸點(diǎn)隨氣壓的升高而升高；液體沸騰時(shí)吸熱溫度保持不變．
（2）安全閥對(duì)出氣孔產(chǎn)生的壓力：
F=G=mg=80×10^-3kg×10N/kg=0.8N，
安全閥的面積S=πr²=3.14×（2×10^-3m）²=1.256×10^-5m²，
安全閥對(duì)出氣孔產(chǎn)生的壓強(qiáng)：
P=

F

S

=

0.8N

1.256×10-5m2

≈0.6×10⁵Pa，
鍋內(nèi)氣壓：
P_鍋=P+P₀=1×10⁵Pa+0.6×10⁵Pa=1.6×10⁵Pa．
從沸點(diǎn)-氣壓圖象上得出高壓鍋內(nèi)溫度：t=115℃；
西藏地區(qū)外界大氣壓低，可以增加限壓閥的質(zhì)量來(lái)增大鍋內(nèi)氣壓，提高沸點(diǎn)．
答：用這種高壓鍋燒水時(shí)，最高溫度大約是115℃；
可以增加限壓閥的質(zhì)量來(lái)增大鍋內(nèi)氣壓，提高沸點(diǎn)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)公式的理解和運(yùn)用，涉及到大氣壓、從沸點(diǎn)-氣壓圖象搜集信息、單位換算，知識(shí)點(diǎn)多，屬于難題．