Question

18．如图1所示，高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上，它省时高效，深受消费者欢迎．
（1）为了防止出气孔堵塞致使高压锅发生爆炸的危险，放气孔是它的第二道安全防线．放气孔封口是易熔片（熔点较低的合金材料），试说明采用易熔片的物理道理．
（2）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80g，取g=10N/kg，计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强．
（3）当高压锅内气压增大到某一值时，锅内气体就能自动顶开安全阀放气．在外界为标准大气压的环境下，该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少？对照图2所示水的沸点与气压的关系图线，说明利用这种高压锅烧煮食物时，可以达到的最高温度大约是多少？

Answer 1

分析 （1）易熔片的熔点低，这样它就能及时的熔化，锅内气体便可以从放气孔出来，锅内气压就会减小，防止出现爆炸；
（2）先算出安全阀的重力，然后算出气孔的面积，最后根据压强公式p=$\frac{F}{S}$计算压强；
（3）锅内气压应该是一标准大气压与安全阀压强之和．知道了锅内气压，对照图象，就可以找出锅内的最高温度．

解答 解：（1）高压锅一旦安全阀失效，即出气孔被堵塞，锅内气体压强就会过大，水的沸点也随之升高，当锅内温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就开始熔化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减小，从而防止爆炸事故发生；
（2）安全阀的重力：G=mg=0.08kg×10N/kg=0.8N，
出气孔的面积：S=πr²=3.14×（0.002m）²=1.256×10^-5m²
安全阀自重对气孔处气体产生的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{0.8N}{1.256×1{0}^{-5}{m}^{2}}$=6.4×10⁴pa；
（3）由题意可知，锅内最大气压等于一标准大气压与安全阀对气体压强之和，
则该高压锅内的气体能达到的最大压强：p_内最大=1.0×10⁵Pa+6.4×10⁴pa=1.64×10⁵pa，
对照图象可知，当气压为1.64×10⁵pa时，所对应的温度是115℃，即达到的最高温度为115℃．
答：（1）高压锅一旦安全阀失效，即出气孔被堵塞，锅内气体压强就会过大，水的沸点也随之升高，当锅内温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就开始熔化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减小，从而防止爆炸事故发生；
（2）安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强为6.4×10⁴pa；
（3）在外界为标准大气压的环境下，该高压锅内的气体能达到的最大压强是1.64×10⁵pa；利用这种高压锅烧煮食物时，可以达到的最高温度大约是115℃．

点评 本题属于物理知识在生活中的实际应用．计算是本题的一个易错点，一定要注意单位的统一．