Question

15．如图所示，高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿镶嵌旋紧，锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈，不会漏气，锅盖上有一排气孔，上面套类似砝码的限压阀，将排气孔堵住．当加热高压锅，锅内气体压强增大到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，蒸汽即从排气孔排出锅外．已知某高压锅的限压阀的质量为0.1kg，排气孔直径为0.3cm，则锅内气体的压强最大可达多少？设压强每增加2.7cmHg，水的沸点相应增加1℃，则锅内的最高温度可达多高？

Answer 1

分析 （1）当限压阀要被顶起时，锅内气体压强最大，对限压阀列平衡方程即可求解；
（2）先求出锅内压强增加量，再根据每增加3.5×10³Pa水的沸点就相应的增加1℃求出水的沸点增加量，进而得出锅内的最高温度

解答 解：当限压阀要被顶起时，锅内气体压强最大为P_m，
对限压阀由平衡得：P_mS=P₀S+mg
带入数据解得：Pm=2.4×10⁵Pa
锅内压强增加了：
△P=P_m-P₀=2.4×10⁵Pa-1×10⁵Pa=1.4×10⁵Pa，
2.7cmHg=$\frac{2.7}{76}×1{0}^{5}$=3.6×10³Pa，水的沸点增高：△t=$\frac{1.4×1{0}^{5}}{3.6×1{0}^{3}}$=38.9℃
所以，锅内温度最高可达：t=100℃+38.9℃=138.9℃．
答：（1）锅内气体的压强最大可达2.4×10⁵Pa．（2）锅内的最高温度可达138.9℃．

点评 此题涉及到大气压的综合应用，重力的计算，压强大小及其计算等知识点，是一道物理综合题目，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