Question

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．圖（甲）為高壓鍋的構造，圖（乙）為水的沸點與氣壓的關系圖象．（g取10N/Kg，大氣壓為1標準大氣壓即10⁵Pa）．
（1）說出高壓鍋為什么能將食物加熱到100℃以上？
（2）若高壓鍋出氣孔的截面積約12mm²，壓在出氣孔上的安全閥的質量為84g．通過計算并對照圖象說明利用這種高壓鍋燒水時，最高溫度大約是多少？
（3）假若要把這種高壓鍋向西藏地區(qū)銷售，用這種高壓鍋燒水時，要達到同樣的最高溫度，你認為需要做哪方面的改進，如何改進？

Answer 1

分析：（1）高壓鍋的原理：高壓鍋密封好，水沸騰時鍋內氣壓增大，沸點升高，容易煮熟食物；
（2）知道安全閥的質量，可以求安全閥對出氣孔產生的壓力，再利用壓強公式求安全閥對出氣孔產生的壓強，加上外界大氣壓，得出鍋內氣壓，從沸點-氣壓圖象上得出高壓鍋內最高溫度；
（3）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）高壓鍋是密封的，鍋內水汽化形成的水蒸氣不能跑出去，使鍋內水面上的氣壓增大（大于1標準大氣壓），水的沸點升高（高于100℃）；
（2）安全閥對出氣孔產生的壓力：
F=G=mg=84×10^-3kg×10N/kg=0.84N．
s=12mm²=12×10^-6m²，
安全閥對出氣孔產生的壓強：
p=

F

s

=

0.84N

12×10-6m2

=7×104Pa，
鍋內氣壓：
p′=1×10⁵Pa+0.7×10⁵Pa=1.7×10⁵Pa．
從沸點-氣壓圖象上得出高壓鍋內溫度：
t=116℃．
（3）可以增加限壓閥的質量來增大鍋內氣壓，提高沸點．
答：（1）高壓鍋是密封的，鍋內水汽化形成的水蒸氣不能跑出去，使鍋內水面上的氣壓增大，水的沸點升高；
（2）最高溫度大約是116℃；
（3）增加限壓閥的質量．

點評：本題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．