Question

20．如图所示的高压锅，锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴着一个帽子为限压阀．当高压锅呃逆气体的压强超过安全值时，锅内气体就会冲开限压阀，气体跑出一部分，使锅内气体的压强减小．测得一个高压锅限压阀的质量是0.08kg，排气孔的直径是3mm，求：
（1）限压阀的重力；
（2）限压阀产生的压强；
（3）国内食物沸腾时的温度称为沸点（单位是“℃”），沸点（t）与压强（p）的关系如表所示，则：这个高压锅内的最高温度．

t/℃	95	100	105	110	112	114	116	118	120	122	124	126	128
p/kPa	84	101	121	143	154	163	175	187	199	211	226	239	258

Answer 1

分析 （1）已知限压阀的质量，根据G=mg求出限压阀的重量；
（2）知道直径，求出受力面积，利用压强定义式求限压阀产生的压强；
（3）求出锅内气压，对照表格内容得出锅内最高温度．

解答 解：
（1）限压阀的重量为：
G=mg=0.08kg×9.8N/kg=0.784N；
（2）限压阀产生的压力：
F=G=0.8N，
受力面积：S=πr²=3.14×（$\frac{1}{2}$×3mm）²=7.07mm²=7.07×10^-6m²，
限压阀产生的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{0.784N}{7.07×1{0}^{-6}{m}^{2}}$≈1.11×10⁵Pa；
（3）锅内气压：p_锅内=p₀+p=1.01×10⁵Pa+1.11×10⁵Pa=2.12×10⁵Pa=212kPa；
对照表中数据可知锅内水温约为122℃；
答：（1）限压阀的重力为0.784N；
（2）限压阀产生的压强为1.11×10⁵Pa；
（3）这个高压锅内的最高温度为122℃．

点评 此题涉及到大气压的综合应用，重力的计算、压强大小计算等知识点，这是一道数学与物理的综合性题目，要求学生要具备一定的学科综合能力，计算时还要注意统一使用国际单位制单位．