Question

家庭常用的高壓鍋（圖甲）與普通鍋主要不同之處在于它的密封性好，圖乙是高壓鍋的結(jié)構(gòu)示意圖，它的蓋子上有三個氣孔，帶有活塞的氣孔1使鍋內(nèi)與外界連通，此時鍋內(nèi)氣壓與外界大氣壓相等（外界大氣壓為1.0×10⁵Pa）．當(dāng)鍋內(nèi)溫度升高至100℃時，鍋內(nèi)氣體會把氣孔1的活塞頂起，這時鍋被密封．鍋內(nèi)溫度繼續(xù)升高，氣體壓強(qiáng)增大，當(dāng)壓強(qiáng)增至最大值時，氣體就會沖開氣孔2上的限壓閥．氣孔3正常情況下無作用，圖乙未畫出．設(shè)鍋內(nèi)氣壓每增加3.6×10⁵Pa，水的沸點相應(yīng)增加1℃．鍋內(nèi)水的初始溫度為20℃．限壓閥被沖開前，鍋內(nèi)水在升溫階段單位時間內(nèi)升高的溫度相同．
（1）鍋內(nèi)溫度升高到110℃時，鍋內(nèi)的氣壓是多大？
（2）此高壓鍋限壓閥的質(zhì)量為70g，氣孔2的面積為7mm²，則鍋內(nèi)的最高溫度可達(dá)到多少？（g取10N/kg，結(jié)果保留整數(shù)）
（3）若“壓強(qiáng)每增加3.6×10⁵Pa，水的沸點相應(yīng)增加1℃”這一條件以及限壓閥的質(zhì)量和氣孔2的面積均未知，請用一只手表及題中的其他條件，估測出鍋內(nèi)的最高溫度．（說明：寫出鍋內(nèi)最高溫度的表達(dá)式，并指出表達(dá)式中各測量量的含義）

Answer 1

【答案】分析：（1）已知鍋內(nèi)氣壓每增加3.6×10⁵Pa，水的沸點相應(yīng)增加1℃．則可求出變化的溫度，再根據(jù)鍋內(nèi)氣壓等于大氣壓加上變化的氣壓即可．
（2）根據(jù)高壓鍋限壓閥的質(zhì)量和氣孔2的面積，以限壓閥為研究對象，P_鍋內(nèi)′，則mg+PS=P_鍋內(nèi)′S，然后可求出P_鍋內(nèi)′的壓強(qiáng)．
解答：解：（1）外界大氣壓P=1.0×10⁵Pa，水的沸點為100℃，△t=t₂-t₁=110℃-100℃=10℃，
P_鍋內(nèi)=P+△P=1.0×10⁵Pa+10℃×3.6×10⁵Pa/℃=3.7×10⁶Pa．
（2）限壓閥質(zhì)量m=70g=0.07kg
 氣孔2面積S=7mm²=7×10^-6m²，
 設(shè)鍋內(nèi)最高氣壓為P_鍋內(nèi)′，
 以限壓閥為研究對象，則mg+PS=P_鍋內(nèi)′S，
 P_鍋內(nèi)′=P+=1.0×10⁵Pa+=2.0×10⁵Pa．
鍋內(nèi)最高溫度
T=+100℃=+100℃=128℃．
（3）鍋內(nèi)最高溫度T=×+100℃=×80℃+100℃，
 ：從開始加熱至氣孔1中活塞被頂起的時間．
 ：從活塞被頂起至限壓閥被頂起的時間．
答：（1）鍋內(nèi)溫度升高到110℃時，鍋內(nèi)的氣壓是3.7×10⁶Pa．
（2）此高壓鍋限壓閥的質(zhì)量為70g，氣孔2的面積為7mm²，則鍋內(nèi)的最高溫度可達(dá)到128℃．
（3）表達(dá)式為×80℃+100℃．
點評：本題內(nèi)容取材于學(xué)生所熟悉的生活實際，所以同學(xué)們在平時的學(xué)習(xí)過程中應(yīng)緊密結(jié)合學(xué)過的物理知識，學(xué)會從物理的視角去觀察生活、生產(chǎn)和社會中的各類物理問題，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，真正的做到“從生活走向物理，從物理走向社會”！