Question

2．物理学家帕平发明了高压锅，高压锅与普通锅不同，锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧，加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈，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．当加热高压锅，锅内气体压强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，这时蒸气就从排气孔向外排出．由于高压锅内的压强大，温度高，食物容易煮烂．若已知排气孔的直径为0.3cm，外界大气压为1.0×10⁵Pa，温度为20℃，要使高压锅内的温度达到120℃，则
①此时锅内气体的压强为多大？
②限压阀的质量应为多少？（g取10m/s²）

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120℃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．解决此题的关键明确气体发生的等容变化，遵守查理定律．