Question

13．27、如圖所示高壓鍋的示意圖，鍋蓋上有一個空心柱為排氣孔，空心柱上戴著一個帽子為限壓閥，當高壓鍋內氣體的壓強超過安全值時，鍋內氣體就會沖開限壓閥，氣體跑出一部分，使鍋內氣體減�。�現(xiàn)有一個直徑為24厘米，空心柱小孔的橫截面積為10毫米²，限壓閥的質量為100克的高壓鍋，要用它來煮飯，若當時的大氣壓為1.0×10⁵Pa．
（1）用高壓鍋煮飯，可以增大鍋內氣體的壓強，使水的沸點升高（“升高”或“降低”），從面使飯菜熟得更快；
（2）高壓鍋是一種實用的廚具，登山隊很喜歡使用它，因為在高原上，氣壓低于（填“高于”或“低于”一個標準大氣壓，水在未達到100℃時開始沸騰．
（3）此高壓鍋內氣體達到的最大壓強為多少？（寫出計算過程）
（4）下表為不同氣壓下水的沸點：

P/105Pa	0.98	1.01	1.13	1.29	1.48	1.69	1.80	2.00
t/°C	99	100	103	107	111	115	117	120

根據(jù)（3）的計算，鍋內水的最高溫度能達到120℃．
（5）經(jīng)商品質量檢驗部門檢測，此高壓鍋內氣體的最大壓強不能超過1.8×10⁵Pa，如果要使此高壓鍋能繼續(xù)安全使用，原來的限壓閥不能使用，應再配一個質量比原來的限壓閥�。ㄟx填“大”或“小”）的新限壓閥．

Answer 1

分析 （1）液體的沸點與氣壓有關，氣壓越大沸點越高；
（2）大氣壓與海拔高度的關系：海拔越高，氣壓越低；沸點與氣壓有關，氣壓越低，沸點越低．
（3）根據(jù)限壓閥質量求出其重力，對出氣孔的壓力就等于其重力，利用限壓閥出氣孔橫截面積求出此時壓強，再加上大氣壓的值即為鍋內氣體能達到的最大壓強．
（4）求出鍋內氣體能達到的最大壓強，然后對照表格得出鍋內水的最高溫度；
（5）比較高壓鍋內氣體的最大壓強與高壓鍋所能承受的最大壓強，得出結論．

解答 解：
（1）液體的沸點與氣壓有關，氣壓越大，水的沸點越高，高壓鍋煮飯就是利用了這一原理．
（2）大氣壓與海拔高度有關，海拔越高，氣壓越低，沸點越低；在高原上，氣壓低于一個標準大氣壓，所以，水的沸點低于100℃，水在未達到100℃時開始沸騰．
（3）原來的限壓閥對出氣孔的壓力：F=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N，
空心柱小孔的橫截面積S=10mm²=1×10^-5m²，當時的大氣壓p₀=1×10⁵Pa，
原來的限壓閥對出氣孔的壓強：p₁=$\frac{F}{S}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{-5}{m}^{2}}$=1×10⁵Pa．
高壓鍋內氣體能達到的最大壓強：p_內=p₀+p₁=1×10⁵Pa+1×10⁵Pa=2×10⁵Pa；
（4）高壓鍋內氣體達到的最大壓強為2×10⁵Pa時，對照表格數(shù)據(jù)可知，鍋內水的最高溫度能達到120℃．
（5）因為1.8×10⁵ Pa＜p_內=2×10⁵ Pa，所以原來的限壓閥不能繼續(xù)使用；
要使此高壓鍋能繼續(xù)安全使用，應減小高壓鍋內氣體的最大壓強，由p_內=p₀+p₁可知，應減小限壓閥對出氣孔的壓強；由p=$\frac{F}{S}$可知，S不變，只有減小F，即只有減小限壓閥的質量，即應再配一個質量比原來的限壓閥小的新限壓閥，才可以減小限壓閥對出氣孔的壓強．
故答案為：
（1）升高；（2）低于；（3）高壓鍋內氣體達到的最大壓強為2×10⁵Pa；（4）120；（5）�。�

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，這是一道數(shù)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(tǒng)一使用國際單位制單位．