Question

9．高压锅与普通锅不同，其锅盖与锅体镶嵌旋紧，加上其间还有橡皮制的密封圈，所以锅盖与锅体之间不会漏气，在锅盖中间有一排气孔，上面再套上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住．做饭时，加热高压锅，锅内气体压强增加到一定程度，气体会把限压阀顶起来，蒸气从排气孔向外排出．已知排气孔的直径为0.3cm，环境大气压恒为P_阀=1.0×10⁵ Pa，温度为20℃，取绝对零度为-273℃，重力加速度为g=10m/s²，高压锅内的温度达到120℃时，刚好开始排气，求
（1）此时锅内气体的压强
（2）限压阀的质量（结果保留三维有效数字）

Answer 1

分析 （1）选锅内气体为研究对象，温度升高时作等容变化，根据查理定律求解气体压强．
（2）锅内温度达127℃时，根据限压阀受力平衡列方程解决．

解答 解：（1）选锅内气体为研究对象，则有：
初状态：T₁=273+20=293K，p₁=1.0×10⁵ Pa
末状态：T₂=273+120=393K，
由查理定律得：$\frac{{p}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{p}_{2}}{{T}_{2}}$，
即：$\frac{1×1{0}^{5}}{293}$=$\frac{{p}_{2}}{393}$，解得：p₂=1.34×10⁵Pa
（2）对限压阀受力分析可得：
mg=p₂S-p₁S，代入数据解得：m=0.024 kg．
答：（1）此时锅内气体的压强为1.34×10⁵Pa．（2）限压阀的质量应为0.024 kg．

点评 本题内容取材于学生所熟悉的生活实际，我们学会关心社会，关心生活，提高自己的科学素养，同时提高自己的观察能力、理解能力和应用能力，真正的做到“从生活走向物理，从物理走向社会”．