Question

如图所示为高压锅的示意图，锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴有一个“帽子”为限压阀．当高压锅内气体的压强超过安全值时，锅内的气体会顶起限压阀跑出一部分，使锅内气体压强减少，保证高压锅安全使用．已知空心柱小孔的横截面积为10^-5m²，限压阀的质量为100g，大气压为1.0×10⁵Pa．
（1）用高压锅烧水至沸腾时，水的温度

＞

100℃（选填“＞”、“＜”“=”）
（2）此高压锅内气体的最大压强是多少？
（3）经商品质量检测部门检测，此高压锅气体的最大压强不能超过1.8×10⁵Pa，要使此高压锅能继续安全使用，原来的限压阀还能使用吗？若不能，应再配一个质量为多大的限压阀．

Answer 1

分析：（1）液体的沸点与气压有关，气压越高沸点越高；
（2）锅内气体最大压强等于限压阀产生的压强加上外面大气压强．限压阀产生的压强可用压强公式算出；
（3）由经检验锅内气体的最大压强不能超过1.8×10⁵Pa，可知原来的限压阀不能继续使用；根据锅内气体的最大压强和大气压可计算出作用在限压阀上的压强，然后根据限压阀出气口横截面积可求出限压阀的压力，此时压力即为其重力，然后即可求出限压阀的质量．

解答：解：（1）高压锅内气压大于一个标准大气压，故锅内水的沸点高于100℃，所以水的温度大于100℃．
（2）锅内气体最大压强等于限压阀产生的压强加上外面大气压强．
p_阀=

F

S

=

mg

S

=

100×10-3kg×10N/kg

10-5m2

=1.0×10⁵Pa，
此高压锅内气体的最大压强：
p_内=p_阀+p₀=1.0×10⁵Pa+1.0×10⁵Pa=2.0×10⁵Pa；
（3）此时限压阀的压强：
p_限′=p_最大′-p₀=1.8×10⁵Pa-1×10⁵Pa=0.8×10⁵Pa，
限压阀的压力：
F_限′=P_限′S=0.8×10⁵Pa×10^-5m²=0.8N，
限压阀的重力：
G=F_限′=0.8N，
根据G=mg可得，限压阀的质量：
m=

G

g

=

0.8N

10N/kg

=0.08kg．
答：（1）＞；
（2）此高压锅内气体的最大压强2.0×10⁵Pa；
（3）不能，应该再配一个质量为80g的限压阀．

点评：本题考查了沸点与气压的关系以及有关压强的计算．要注意算锅内压强时不要忘了加上外面大气压强．