Question

9．高壓鍋與普通鍋不同，其鍋蓋與鍋體鑲嵌旋緊，加上其間還有橡皮制的密封圈，所以鍋蓋與鍋體之間不會(huì)漏氣，在鍋蓋中間有一排氣孔，上面再套上類似砝碼的限壓閥，將排氣孔堵住．做飯時(shí)，加熱高壓鍋，鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)增加到一定程度，氣體會(huì)把限壓閥頂起來(lái)，蒸氣從排氣孔向外排出．已知排氣孔的直徑為0.3cm，環(huán)境大氣壓恒為P_閥=1.0×10⁵ Pa，溫度為20℃，取絕對(duì)零度為-273℃，重力加速度為g=10m/s²，高壓鍋內(nèi)的溫度達(dá)到120℃時(shí)，剛好開(kāi)始排氣，求
（1）此時(shí)鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)
（2）限壓閥的質(zhì)量（結(jié)果保留三維有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）選鍋內(nèi)氣體為研究對(duì)象，溫度升高時(shí)作等容變化，根據(jù)查理定律求解氣體壓強(qiáng)．
（2）鍋內(nèi)溫度達(dá)127℃時(shí)，根據(jù)限壓閥受力平衡列方程解決．

解答 解：（1）選鍋內(nèi)氣體為研究對(duì)象，則有：
初狀態(tài)：T₁=273+20=293K，p₁=1.0×10⁵ Pa
末狀態(tài)：T₂=273+120=393K，
由查理定律得：$\frac{{p}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{p}_{2}}{{T}_{2}}$，
即：$\frac{1×1{0}^{5}}{293}$=$\frac{{p}_{2}}{393}$，解得：p₂=1.34×10⁵Pa
（2）對(duì)限壓閥受力分析可得：
mg=p₂S-p₁S，代入數(shù)據(jù)解得：m=0.024 kg．
答：（1）此時(shí)鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.34×10⁵Pa．（2）限壓閥的質(zhì)量應(yīng)為0.024 kg．

點(diǎn)評(píng) 本題內(nèi)容取材于學(xué)生所熟悉的生活實(shí)際，我們學(xué)會(huì)關(guān)心社會(huì)，關(guān)心生活，提高自己的科學(xué)素養(yǎng)，同時(shí)提高自己的觀察能力、理解能力和應(yīng)用能力，真正的做到“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”．