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．
（1）請問高壓鍋的設(shè)計運用了哪些物理知識？
（2）小明在有關(guān)媒體上看到了由于出氣孔堵塞，致使高壓鍋爆炸的報道后，給廠家提出了一個增加易熔片（熔點較低的合金材料）的改進建議．現(xiàn)在生產(chǎn)的高壓鍋已普遍增加了含有易熔片的出氣孔（如圖1）．試說明小明建議的物理道理．        
（3）小明測得家中高壓鍋出氣孔的直徑為4mm，壓在出氣孔上的安全閥的質(zhì)量為80g．通過計算并對照圖象（圖2）說明利用這種高壓鍋燒水時，最高溫度大約是多少？假若要把這種高壓鍋向西藏地區(qū)銷售，你認為需要做哪方面的改進，如何改進？

圖1                                                         圖2

Answer 1

（1）可以將食物加熱到100℃以上，應(yīng)用到了沸點與氣壓的關(guān)系；鍋內(nèi)壓力等于大氣壓力和限壓閥的壓力，應(yīng)用了二力平衡的知識；計算鍋內(nèi)溫度的時候，用到壓強的計算；增加易熔片是利用熔化的知識（答案不唯一）．
（2）高壓鍋一旦安全閥失效，鍋內(nèi)氣壓過大，鍋內(nèi)溫度也隨之升高，當(dāng)溫度達到易熔片的熔點時，再繼續(xù)加熱易熔片就會熔化，鍋內(nèi)氣體便從放氣孔噴出，使鍋內(nèi)氣壓減小，從而防止爆炸事故發(fā)生．
（3）根據(jù)題意得：鍋內(nèi)壓強等于大氣壓加限壓閥產(chǎn)生的壓強，即
P_a===0.63×10⁵Pa
所以有：
P=P₀+P_m=1.01×10⁵Pa+0.63×10⁵Pa=1.64×10⁵Pa
由圖象可得鍋內(nèi)最高溫度大約為115℃．若要把這種鍋向西藏地區(qū)銷售，由于西藏大氣壓較小，要使鍋內(nèi)最高溫度仍為115℃，鍋內(nèi)外壓強差變大，應(yīng)適當(dāng)提高鍋的承壓能力，并適當(dāng)增加安全閥的質(zhì)量．