Question

如圖所示為高壓鍋的示意圖，鍋蓋上有一個(gè)空心柱為排氣孔，空心柱上戴有一個(gè)“帽子”為限壓閥．當(dāng)高壓鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)超過安全值時(shí)，鍋內(nèi)的氣體會(huì)頂起限壓閥跑出一部分，使鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)減少，保證高壓鍋安全使用．已知空心柱小孔的橫截面積為10^-5m²，限壓閥的質(zhì)量為100g，大氣壓為1.0×10⁵Pa．
（1）用高壓鍋燒水至沸騰時(shí)，水的溫度

＞

100℃（選填“＞”、“＜”“=”）
（2）此高壓鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)是多少？
（3）經(jīng)商品質(zhì)量檢測(cè)部門檢測(cè)，此高壓鍋氣體的最大壓強(qiáng)不能超過1.8×10⁵Pa，要使此高壓鍋能繼續(xù)安全使用，原來的限壓閥還能使用嗎？若不能，應(yīng)再配一個(gè)質(zhì)量為多大的限壓閥．

Answer 1

分析：（1）液體的沸點(diǎn)與氣壓有關(guān)，氣壓越高沸點(diǎn)越高；
（2）鍋內(nèi)氣體最大壓強(qiáng)等于限壓閥產(chǎn)生的壓強(qiáng)加上外面大氣壓強(qiáng)．限壓閥產(chǎn)生的壓強(qiáng)可用壓強(qiáng)公式算出；
（3）由經(jīng)檢驗(yàn)鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)不能超過1.8×10⁵Pa，可知原來的限壓閥不能繼續(xù)使用；根據(jù)鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)和大氣壓可計(jì)算出作用在限壓閥上的壓強(qiáng)，然后根據(jù)限壓閥出氣口橫截面積可求出限壓閥的壓力，此時(shí)壓力即為其重力，然后即可求出限壓閥的質(zhì)量．

解答：解：（1）高壓鍋內(nèi)氣壓大于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，故鍋內(nèi)水的沸點(diǎn)高于100℃，所以水的溫度大于100℃．
（2）鍋內(nèi)氣體最大壓強(qiáng)等于限壓閥產(chǎn)生的壓強(qiáng)加上外面大氣壓強(qiáng)．
p_閥=

F

S

=

mg

S

=

100×10-3kg×10N/kg

10-5m2

=1.0×10⁵Pa，
此高壓鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)：
p_內(nèi)=p_閥+p₀=1.0×10⁵Pa+1.0×10⁵Pa=2.0×10⁵Pa；
（3）此時(shí)限壓閥的壓強(qiáng)：
p_限′=p_最大′-p₀=1.8×10⁵Pa-1×10⁵Pa=0.8×10⁵Pa，
限壓閥的壓力：
F_限′=P_限′S=0.8×10⁵Pa×10^-5m²=0.8N，
限壓閥的重力：
G=F_限′=0.8N，
根據(jù)G=mg可得，限壓閥的質(zhì)量：
m=

G

g

=

0.8N

10N/kg

=0.08kg．
答：（1）＞；
（2）此高壓鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)2.0×10⁵Pa；
（3）不能，應(yīng)該再配一個(gè)質(zhì)量為80g的限壓閥．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系以及有關(guān)壓強(qiáng)的計(jì)算．要注意算鍋內(nèi)壓強(qiáng)時(shí)不要忘了加上外面大氣壓強(qiáng)．