Question

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，上面套有類似閥門的限壓閥，將排氣孔堵�。�當(dāng)加熱高壓鍋，鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)增加到一定程度時，氣體就能把限壓閥頂起來，部分蒸汽即從排氣孔排除鍋外．已知某高壓鍋的限壓閥的質(zhì)量是0.1kg，排氣孔橫截面積約為1.0×10^-5m²，大氣壓強(qiáng)為1.0×10⁵pa．
試求：
（1）鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大可達(dá)多少？
（2）若壓強(qiáng)每增加3.5×10³pa，水的沸點相應(yīng)增加1℃，則這只高壓鍋內(nèi)能達(dá)到的最高溫度是多少？
（3）若鍋蓋上再增加一個相同大小的排氣孔和限壓閥，則這只高壓鍋內(nèi)能達(dá)到的最高溫度如何變化？

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(qiáng)，再加上大氣壓的值即為鍋內(nèi)氣體能達(dá)到的最大壓強(qiáng)．
（2）先求出鍋內(nèi)壓強(qiáng)增加量，再根據(jù)每增加3.5×10³Pa水的沸點就相應(yīng)的增加1℃求出水的沸點增加量，進(jìn)而得出鍋內(nèi)的最高溫度．
（3）鍋蓋上再增加一個相同大小的排氣孔和限壓閥，對原來的限壓閥無影響．

解答：解：（1）鍋內(nèi)最大壓強(qiáng)為：
P=P₀+

mg

S

=1×10⁵P_a+

0.1×10N

1.0×10-5m2

=2.0×10⁵Pa．
（2）鍋內(nèi)壓強(qiáng)增加了：
△P=P-P₀=2.0×10⁵Pa-1×10⁵Pa=1.0×10⁵Pa，
水的沸點增高：
△t=

1.0×105Pa

3.5×103Pa/°C

=28.6℃，
所以，鍋內(nèi)溫度最高可達(dá)：t=100℃+28.6℃=128.6℃．
（3）鍋蓋上再增加一個相同大小的排氣孔和限壓閥，對原來的限壓閥無影響，故鍋內(nèi)氣壓不變，溫度不變；
答：（1）鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大可達(dá)2.0×10⁵Pa．
（2）鍋內(nèi)的最高溫度可達(dá)128.6℃．
（3）高壓鍋內(nèi)能達(dá)到的最高溫度仍然為128.6℃．

點評：此題涉及到大氣壓的綜合應(yīng)用，重力的計算，壓強(qiáng)大小及其計算等知識點，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，計算時還要注意統(tǒng)一使用國際單位制單位．