Question

高压锅有很好的密封性，基本上不会漏气．锅盖中间有一个排气孔，上面套有类似阀门的限压阀，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，气体就能把限压阀顶起来，部分蒸汽即从排气孔排除锅外．已知某高压锅的限压阀的质量是0.1kg，排气孔横截面积约为1.0×10^-5m²，大气压强为1.0×10⁵pa．
试求：
（1）锅内气体的压强最大可达多少？
（2）若压强每增加3.5×10³pa，水的沸点相应增加1℃，则这只高压锅内能达到的最高温度是多少？
（3）若锅盖上再增加一个相同大小的排气孔和限压阀，则这只高压锅内能达到的最高温度如何变化？

Answer 1

【答案】分析：（1）根据限压阀质量求出其重力，此时重力即为压力，利用限压阀出气口横截面积求出此时压强，再加上大气压的值即为锅内气体能达到的最大压强．
（2）先求出锅内压强增加量，再根据每增加3.5×10³Pa水的沸点就相应的增加1℃求出水的沸点增加量，进而得出锅内的最高温度．
（3）锅盖上再增加一个相同大小的排气孔和限压阀，对原来的限压阀无影响．
解答：解：（1）锅内最大压强为：
P=P+=1×10⁵P_a+=2.0×10⁵Pa．
（2）锅内压强增加了：
△P=P-P=2.0×10⁵Pa-1×10⁵Pa=1.0×10⁵Pa，
水的沸点增高：
△t==28.6℃，
所以，锅内温度最高可达：t=100℃+28.6℃=128.6℃．
（3）锅盖上再增加一个相同大小的排气孔和限压阀，对原来的限压阀无影响，故锅内气压不变，温度不变；
答：（1）锅内气体的压强最大可达2.0×10⁵Pa．
（2）锅内的最高温度可达128.6℃．
（3）高压锅内能达到的最高温度仍然为128.6℃．
点评：此题涉及到大气压的综合应用，重力的计算，压强大小及其计算等知识点，是一道物理综合题目，要求学生要具备一定的学科综合能力，计算时还要注意统一使用国际单位制单位．