Question

8．如圖1，高壓鍋是家庭廚房中常見的炊具，利用它可以將食物加熱到100℃以上，它省時高效，深受消費者歡迎．小明測得家中高壓鍋出氣孔的直徑為4mm，壓在出氣孔上的安全閥的質量為72g，（一個標準大氣壓約為1.0×10⁵pa，π=3，g=10N/kg），問：

（1）安全閥所受重力．
（2）安全閥自重對出氣孔處氣體所產生的壓強．
（3）當高壓鍋內氣壓增大到某一值時，鍋內氣體就能自動頂開安全閥放氣．在外界為標準大氣壓的環(huán)境下，該高壓鍋內的氣體能達到的最大壓強是多少？
（4）對照圖2所示水的沸點與氣壓的關系圖線，說明利用這種高壓鍋燒煮食物時，可以達到的最高溫度大約是多少？
（5）簡要說出高壓鍋能加熱到100℃以上的物理原理．

Answer 1

分析 （1）（2）先算出安全閥的重力，然后算出氣孔的面積，最后根據壓強公式p=$\frac{F}{S}$計算壓強；
（3）鍋內氣壓應該是一標準大氣壓與安全閥壓強之和；
（4）知道了鍋內氣壓，對照圖象，就可以找出鍋內的最高溫度；
（5）液體上方氣壓越大，液體沸點越高．

解答 解：
（1）安全閥所受重力：G=mg=0.072kg×10N/kg=0.72N；
（2）安全閥對氣孔的壓力等于自身的重力，即：F=G=0.72N，
氣孔的橫截面積：$S=\frac{{π{d^2}}}{4}$，
安全閥自重對出氣孔處氣體所產生的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{4G}{πanwm9o6^{2}}$=$\frac{4×0.72N}{3×（0.004m）^{2}}$=0.6×10⁵Pa；
（3）高壓鍋內氣體的壓強等于安全閥對氣孔的壓強與大氣壓強之和，
所以，該高壓鍋內的氣體能達到的最大壓強：
p_m=p₀+p=1.0×10⁵Pa+0.6×10⁵Pa=1.6×10⁵Pa；
（4）由圖可知，鍋內氣壓達到最高時，溫度約為115℃；
（5）鍋內液體上方的氣壓越大，沸點越高；當鍋內氣壓高于1個標準大氣壓時，水的沸點高于100℃． 
答：（1）安全閥所受重力為0.72N．
（2）安全閥自重對出氣孔處氣體所產生的壓強為.6×10⁵Pa．
（3）在外界為標準大氣壓的環(huán)境下，該高壓鍋內的氣體能達到的最大壓強是1.6×10⁵Pa；
（4）利用這種高壓鍋燒煮食物時，可以達到的最高溫度大約是115℃；
（5）鍋內液體上方的氣壓越大，沸點越高；當鍋內氣壓高于1個標準大氣壓時，水的沸點高于100℃．

點評 本題屬于物理知識在生活中的實際應用，考查了壓強公式的應用，計算是本題的一個易錯點，一定要注意單位的統一．