Question

19．沈清家的高壓鍋鍋蓋的面積為4.5×10^-2m²，排氣孔的面積為1.25×10^-5m²．他不慎丟失了鍋的限壓閥，當他到商店購買時售貨員告訴他：生產(chǎn)這個鍋的廠家提供的限壓閥有兩種，排氣孔的面積相同，質(zhì)量分別為100g和60g．
（1）此高壓鍋說明書標有：當外界大氣壓為10⁵Pa、鍋內(nèi)氣壓達到1.8×10⁵Pa時，該鍋可達到的最高溫度為120℃．請你根據(jù)說明書給出的資料，通過計算說明，他應該買哪一種限壓閥？（g取10N/kg）
（2）請你說明如果買另一種限壓閥，使用時會出現(xiàn)什么問題．

Answer 1

分析 （1）當鍋內(nèi)氣壓達到1.8×10⁵Pa時，排氣閥受到的重力和大氣壓力之和等于鍋內(nèi)氣體產(chǎn)生的壓力之和，據(jù)此得出等式，代入數(shù)據(jù)得出限壓閥的質(zhì)量；
（2）限壓閥的質(zhì)量較小時，鍋內(nèi)的壓強達不到1.8×10⁵Pa，水的最高溫度達不到120℃．

解答 解：（1）當鍋內(nèi)氣壓達到1.8×10⁵Pa時，排氣閥處于平衡狀態(tài)，
則有：G_閥+p₀S_閥=p_內(nèi)S_閥，
即m_閥g=p_內(nèi)S_閥-p₀S_閥
代入數(shù)據(jù)：m_閥×10N/kg=1.8×10⁵Pa×1.25×10^-5m²-10⁵Pa×1.25×10^-5m²，
解得：m=0.1kg=100g；
（2）由G_閥+p₀S_閥=p_內(nèi)S_閥可得，p_內(nèi)=$\frac{{G}_{閥}}{{S}_{閥}}$-p₀，
則限壓閥的質(zhì)量較小時，鍋內(nèi)的壓強達不到1.8×10⁵Pa，水的最高溫度達不到120℃．
答：（1）他應該買質(zhì)量為100g的限壓閥；
（2）如果買了另一種質(zhì)量為60g的限壓閥，使用時會出現(xiàn)鍋內(nèi)的最高氣壓值偏小，鍋內(nèi)溫度不能達到120℃．

點評 本題考查了壓強公式、重力公式和力的平衡條件的應用，要注意沸點與壓強的關系．