Question

小明家的高壓鍋鍋體直徑為24cm，排氣孔內徑為4mm．小明不慎丟失了鍋的限壓閥，當他到商店購買時售貨員告訴他，生產這個鍋的廠家提供的限壓閥有兩種，孔徑相同，質量分別為100g和60g．
（1）為了使鍋內溫度可以達到120℃，請你通過計算說明，小明應該買哪一種限壓閥．

質量為100g

：水的沸點與壓強的關系如圖所示，取g=10N/kg）
（2）請你說明如果買另一種限壓閥，使用時會出現什么問題．

Answer 1

分析：要解答本題需掌握：①高壓鍋的原理是增加鍋內氣壓，提高沸點的原理制造的．根據鍋內氣體的最大壓強和大氣壓可計算出作用在限壓閥上的壓強，然后根據限壓閥出氣口橫截面積可求出限壓閥的壓力，此時壓力即為其重力，然后即可求出限壓閥的質量．

解答：解：（1）由圖1可知，當鍋內溫度為120℃時，鍋內壓強p=1.8×10⁵Pa．
此時限壓閥受力：F₀+G=F 
設安全閥的質量為m，則有：p₀S+mg=pS  
可得：m=

(p-p0)S

g

=

(1.8×105Pa-105Pa)×3.14×( 4×10-3m 2 )2

10N/kg

=0.1kg=100g
答：所以，應該買質量為100g的限壓閥．
（2）如果買了另一種質量為60g的限壓閥，使用時會出現鍋內的最高氣壓值偏小，鍋內溫度不能達到120℃的后果．

點評：此題涉及到大氣壓的綜合應用，這是一道數學與物理的綜合性題目，要求學生要具備一定的學科綜合能力，計算時還要注意統一使用國際單位制單位．