水的沸点与水面上方气体的压强有关,气体压强越大水的沸点越高。下表给出了水面上方气体压强与沸点的对应关系。技术员小陈利用这一关系,设计了如图15所示的锅炉水温控制装置,图中OC为一可绕O点旋转的横杆(质量不计),在横杆上的B点下方连接着阀门S,阀门的底面积为3cm2(计算时可认为阀门上、下底面积相等),OB长度为20 cm,横杆上A点处挂着重物G,OA长度为60cm。对水加热时,随着水温升高,水面上方气体压强增大。当压强增大到一定值时,阀门被S顶开,使锅炉内气体压强减小,水开始沸腾。当重物G挂在不同位置时,锅炉内水面上方的气体压强可达到的最大值不同,从而控制锅炉内的水的最高温度。
气体压强(Pa) | 1.0×105 | 1.4×105 | 2.0×105 | 2.7×105 |
水的沸点(℃) | 100 | 110 | 120 | 130 |
(1)当锅炉内水的温度达到120 ℃沸腾时,锅炉内气体的压强是多少?
(2)当大气压强为 1.0×105 Pa时,将G挂在A位置,锅炉内水沸腾时的温度为120 ℃,求此时阀门底部受到的气体压力和上部受到的大气压力的差值是多少?重物G的重量是多大?
(3)若要使锅炉内的水的温度达到110℃时沸腾,应将G挂在离O点多远处?
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(每空1分,共7分)小明与小芳同学为了研究泡沫塑料和棉絮的保温性能好坏,两人设计并做了一个实验。他们用这两种材料分别包着装有热水的密闭烧瓶,让它们自然冷却,利用温度计和计时器定时测量两烧瓶中的水温随时间变化的情况。
(1)为保证实验的准确性,实验前除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外,还应考虑影响水温变化的其他因素,即保持烧瓶相同、水的初温相同、环境因素相同和 相同。
(2)按照计划操作,小明与小芳同学把实验测得的时间和温度数据填在下列表格中:
时间t/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | …… | 150 | 180 |
泡沫塑料组水温T1/℃ | 80 | 64 | 55 | 50 | 41 | …… | 21 | 20 |
棉絮组水温T2/℃ | 80 | 56 | 43 | 32 | 28 | …… | 20 | 20 |
分析上表数据可知:他们实验时的室内温度是 ℃。经过40min后,泡沫塑料包的烧瓶水温降低了 ℃,而棉絮包的烧瓶水温降低了 ℃,由此可以得出的实验结论是 。
(3)除了采用相同时间内比较 的方法来显示这两种材料的保温性能外,还可以采用 的方法来显示这两种材料的保温性能。