Question

11．高壓鍋是應用液體沸點會隨著氣壓增大而升高的原理設計的．如圖為水的沸點跟氣壓的關系圖象，已知高壓鍋蓋出氣孔的直徑為4mm，限壓閥的質量為82g．
（1）請你通過計算并對照圖來判斷，用該高壓鍋燒水，水溫最高可達到多少℃？
（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，要達到最高的溫度，你認為需要怎樣改進？（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)壓強公式p=$\frac{F}{S}$計算壓強；
鍋內氣壓應該是一標準大氣壓與安全閥壓強之和．知道了鍋內氣壓，對照圖象，就可以找出鍋內的最高溫度．
（2）西藏地區(qū)外界大氣壓低，可以增大安全閥的質量，增大鍋內氣壓，達到同樣的鍋內溫度．

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：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{0.82N}{1.256×1{0}^{-5}{m}^{2}}$≈6.5×10⁴Pa；
由題意知：鍋內氣壓等于一標準大氣壓與安全閥對氣體壓強之和，則鍋內氣壓是1.0×10⁵Pa+6.5×10⁴pa=1.65×10⁵pa，
對照圖象可知，當氣壓為1.65×10⁵pa時，所對應的溫度是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，鍋內氣壓無法達到原來的數(shù)值．要使鍋內最高溫度仍為115℃，鍋內外壓強差變大，可以增加限壓閥的質量來增大鍋內氣壓，提高沸點．
答：（1）用該高壓鍋燒水，水溫最高可達到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量來增大鍋內氣壓，提高沸點．

點評 本題屬于物理知識在生活中的實際應用，考查了學生對壓強公式的理解和運用，涉及到大氣壓、從沸點-氣壓圖象搜集信息、單位換算，知識點多，屬于難題．