Question

11．高壓鍋是應(yīng)用液體沸點(diǎn)會隨著氣壓增大而升高的原理設(shè)計(jì)的．如圖為水的沸點(diǎn)跟氣壓的關(guān)系圖象，已知高壓鍋蓋出氣孔的直徑為4mm，限壓閥的質(zhì)量為82g．
（1）請你通過計(jì)算并對照圖來判斷，用該高壓鍋燒水，水溫最高可達(dá)到多少℃？
（2）若要把高壓鍋銷售到西藏地區(qū)，在保證高壓鍋安全使用的前提下，用這種高壓鍋燒水時(shí)，要達(dá)到最高的溫度，你認(rèn)為需要怎樣改進(jìn)？（大氣壓值取1.0×10⁵Pa）

Answer 1

分析 （1）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)；
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．知道了鍋內(nèi)氣壓，對照圖象，就可以找出鍋內(nèi)的最高溫度．
（2）西藏地區(qū)外界大氣壓低，可以增大安全閥的質(zhì)量，增大鍋內(nèi)氣壓，達(dá)到同樣的鍋內(nèi)溫度．

解答 解：（1）安全閥的重力：
G=mg=0.082kg×10N/kg=0.82N，
氣孔的面積：
S=πr²=3.14×（0.002m）²=1.256×10^-5m²
安全閥對氣孔處氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{0.82N}{1.256×1{0}^{-5}{m}^{2}}$≈6.5×10⁴Pa；
由題意知：鍋內(nèi)氣壓等于一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓與安全閥對氣體壓強(qiáng)之和，則鍋內(nèi)氣壓是1.0×10⁵Pa+6.5×10⁴pa=1.65×10⁵pa，
對照圖象可知，當(dāng)氣壓為1.65×10⁵pa時(shí)，所對應(yīng)的溫度是115℃．
（2）若要把這種鍋向西藏地區(qū)銷售，由于西藏大氣壓較小，鍋內(nèi)氣壓無法達(dá)到原來的數(shù)值．要使鍋內(nèi)最高溫度仍為115℃，鍋內(nèi)外壓強(qiáng)差變大，可以增加限壓閥的質(zhì)量來增大鍋內(nèi)氣壓，提高沸點(diǎn)．
答：（1）用該高壓鍋燒水，水溫最高可達(dá)到115℃；
（2）如果要把這種高壓鍋在西藏地區(qū)使用可以增加限壓閥的質(zhì)量來增大鍋內(nèi)氣壓，提高沸點(diǎn)．

點(diǎn)評 本題屬于物理知識在生活中的實(shí)際應(yīng)用，考查了學(xué)生對壓強(qiáng)公式的理解和運(yùn)用，涉及到大氣壓、從沸點(diǎn)-氣壓圖象搜集信息、單位換算，知識點(diǎn)多，屬于難題．