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(shí)高效，深受消費(fèi)者歡迎．小明測(cè)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(zhì)量為72g，（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)出氣孔處氣體所產(chǎn)生的壓強(qiáng)．
（3）當(dāng)高壓鍋內(nèi)氣壓增大到某一值時(shí)，鍋內(nèi)氣體就能自動(dòng)頂開安全閥放氣．在外界為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的環(huán)境下，該高壓鍋內(nèi)的氣體能達(dá)到的最大壓強(qiáng)是多少？
（4）對(duì)照?qǐng)D2所示水的沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系圖線，說明利用這種高壓鍋燒煮食物時(shí)，可以達(dá)到的最高溫度大約是多少？
（5）簡(jiǎn)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(jù)壓強(qiáng)公式p=$\frac{F}{S}$計(jì)算壓強(qiáng)；
（3）鍋內(nèi)氣壓應(yīng)該是一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓與安全閥壓強(qiáng)之和；
（4）知道了鍋內(nèi)氣壓，對(duì)照?qǐng)D象，就可以找出鍋內(nèi)的最高溫度；
（5）液體上方氣壓越大，液體沸點(diǎn)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(duì)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(duì)出氣孔處氣體所產(chǎn)生的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{4G}{π3nwk8a8^{2}}$=$\frac{4×0.72N}{3×（0.004m）^{2}}$=0.6×10⁵Pa；
（3）高壓鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)等于安全閥對(duì)氣孔的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)之和，
所以，該高壓鍋內(nèi)的氣體能達(dá)到的最大壓強(qiáng)：
p_m=p₀+p=1.0×10⁵Pa+0.6×10⁵Pa=1.6×10⁵Pa；
（4）由圖可知，鍋內(nèi)氣壓達(dá)到最高時(shí)，溫度約為115℃；
（5）鍋內(nèi)液體上方的氣壓越大，沸點(diǎn)越高；當(dāng)鍋內(nèi)氣壓高于1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，水的沸點(diǎn)高于100℃． 
答：（1）安全閥所受重力為0.72N．
（2）安全閥自重對(duì)出氣孔處氣體所產(chǎn)生的壓強(qiáng)為.6×10⁵Pa．
（3）在外界為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的環(huán)境下，該高壓鍋內(nèi)的氣體能達(dá)到的最大壓強(qiáng)是1.6×10⁵Pa；
（4）利用這種高壓鍋燒煮食物時(shí)，可以達(dá)到的最高溫度大約是115℃；
（5）鍋內(nèi)液體上方的氣壓越大，沸點(diǎn)越高；當(dāng)鍋內(nèi)氣壓高于1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，水的沸點(diǎn)高于100℃．

點(diǎn)評(píng) 本題屬于物理知識(shí)在生活中的實(shí)際應(yīng)用，考查了壓強(qiáng)公式的應(yīng)用，計(jì)算是本題的一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)，一定要注意單位的統(tǒng)一．