Question

物理学家帕平发明了高压锅，高压锅与普通锅不同，锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧，加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈，所以锅盖与锅体之间不会漏气，在锅盖中间有一排气孔，上面再套上类似砝码的限压阀，将排气孔堵住．当加热高压锅，锅内气体压强增加到一定程度时，气体就把限压阀顶起来，这时蒸气就从排气孔向外排出．由于高压锅内的压强大，温度高，食物容易煮烂．若已知排气孔的直径为0.2cm，外界大气压为1.0×10⁵Pa，温度为27℃，要使高压锅内的温度达到127℃，求
（1）此时锅内气体压强为多大？
（2）限压阀的质量应为多少？（g取10m/s²）

Answer 1

分析：（1）选锅内气体为研究对象，温度升高时作等容变化，根据查理定律求解气体压强．
（2）锅内温度达127℃时，根据限压阀受力平衡列方程解决．

解答：解：（1）选锅内气体为研究对象，则
初状态：T₁=300 K，p₁=1.0×10⁵ Pa
末状态：T₂=400 K
锅内气体在温度升高时作等容变化，则由查理定律得：

p1

p2

=

T1

T2

则得：p₂=

T2

T1

p1=

400

300

×1×105Pa=1.33×10⁵ Pa
（2）对限压阀受力分析可得：mg=P₂S-P₁S=（P₂-P₁）S=（P₂-P₁）π?

d2

4

所以 m=

π(P2-P1)d2

4g

=

3.14×(1.33-1)×105×0.0022

4×10

kg≈0.01kg
答：（1）此时锅内气体压强为1.33×10⁵ Pa．（2）限压阀的质量应为0.01kg．

点评：本题内容取材于学生所熟悉的生活实际，我们学会关心社会，关心生活，提高自己的科学素养，同时提高自己的观察能力、理解能力和应用能力，真正的做到“从生活走向物理，从物理走向社会”．