Question

2．物理學(xué)家帕平發(fā)明了高壓鍋，高壓鍋與普通鍋不同，鍋蓋通過幾個牙齒似的鍋齒與鍋體鑲嵌旋緊，加上鍋蓋與鍋體之間有橡皮制的密封圈，所以鍋蓋與鍋體之間不會漏氣，在鍋蓋中間有一排氣孔，上面再套上類似砝碼的限壓閥，將排氣孔堵�。�當(dāng)加熱高壓鍋，鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)增加到一定程度時，氣體就把限壓閥頂起來，這時蒸氣就從排氣孔向外排出．由于高壓鍋內(nèi)的壓強(qiáng)大，溫度高，食物容易煮爛．若已知排氣孔的直徑為0.3cm，外界大氣壓為1.0×10⁵Pa，溫度為20℃，要使高壓鍋內(nèi)的溫度達(dá)到120℃，則
①此時鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為多大？
②限壓閥的質(zhì)量應(yīng)為多少？（g取10m/s²）

Answer 1

分析 ①選鍋內(nèi)氣體為研究對象，溫度升高時作等容變化，根據(jù)查理定律求解氣體壓強(qiáng)．
②鍋內(nèi)溫度達(dá)120℃時，根據(jù)限壓閥受力平衡列方程解決．

解答 解：①選鍋內(nèi)氣體為研究對象，則有：
初狀態(tài)：T₁=273+20=293K，p₁=1.0×10⁵ Pa
末狀態(tài)：T₂=273+120=393K，
由查理定律得：$\frac{{p}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{p}_{2}}{{T}_{2}}$，
即：$\frac{1×1{0}^{5}}{293}$=$\frac{{p}_{2}}{393}$，解得：p₂=1.34×10⁵Pa
②對限壓閥受力分析可得：
mg=p₂S-p₁S，代入數(shù)據(jù)解得：m=0.024 kg．
答：①此時鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.34×10⁵Pa．
②限壓閥的質(zhì)量應(yīng)為0.024 kg．

點評 本題內(nèi)容取材于學(xué)生所熟悉的生活實際，我們學(xué)會關(guān)心社會，關(guān)心生活，提高自己的科學(xué)素養(yǎng)，同時提高自己的觀察能力、理解能力和應(yīng)用能力．解決此題的關(guān)鍵明確氣體發(fā)生的等容變化，遵守查理定律．