Question

高壓鍋的鍋蓋通過幾個牙齒似的鍋齒與鍋鑲嵌旋緊，鍋蓋與鍋之間有橡皮制的密封圈，不會漏氣，鍋蓋中間有一排氣孔，上面可套上類似砝碼的限壓閥將排氣孔堵住．當加熱高壓鍋（鍋內有水），鍋內氣體壓強增加到一定程度時，氣體就把限壓閥頂起來，蒸汽即從排氣孔排出鍋外．已知某高壓鍋的排氣孔的直徑為0.4cm，大氣壓強為1.00×10⁵Pa．假設鍋內水的沸點與鍋內壓強的關系如圖所示，要設計一個鍋內一最高溫度達120℃的高壓鍋，問需要配一個質量多大的限壓閥？（g取10m/s²）

Answer 1

分析：由圖可知，鍋內溫度達120℃時，鍋內壓強，根據限壓閥受力平衡列方程解決

解答：解析：由圖可知，鍋內溫度達120℃時，鍋內壓強為p=1.72×10 5P_a，
根據限壓閥受力平衡，p=p0+

mg

S

所以：m=

(p-p0)S

g

=

(p-p0)πd2

4g

代入數據，解得：m=0.092kg
答：需要配一個質量0.092kg的限壓閥

點評：此題涉及到大氣壓的綜合應用，重力的計算，壓強大小及其計算的等知識點，是一道物理綜合題目，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．