Question

小明家的高壓鍋鍋體直徑為24cm，排氣孔內(nèi)徑為4mm．小明不慎丟失了鍋的限壓閥，當(dāng)他到商店購(gòu)買時(shí)售貨員告訴他，生產(chǎn)這個(gè)鍋的廠家提供的限壓閥有兩種，孔徑相同，質(zhì)量分別為100g和60g．
（1）為了使鍋內(nèi)溫度可以達(dá)到120℃，請(qǐng)你通過計(jì)算說明，小明應(yīng)該買哪一種限壓閥．

質(zhì)量為100g

：水的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示，取g=10N/kg）
（2）請(qǐng)你說明如果買另一種限壓閥，使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么問題．

Answer 1

分析：要解答本題需掌握：①高壓鍋的原理是增加鍋內(nèi)氣壓，提高沸點(diǎn)的原理制造的．根據(jù)鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)和大氣壓可計(jì)算出作用在限壓閥上的壓強(qiáng)，然后根據(jù)限壓閥出氣口橫截面積可求出限壓閥的壓力，此時(shí)壓力即為其重力，然后即可求出限壓閥的質(zhì)量．

解答：解：（1）由圖1可知，當(dāng)鍋內(nèi)溫度為120℃時(shí)，鍋內(nèi)壓強(qiáng)p=1.8×10⁵Pa．
此時(shí)限壓閥受力：F₀+G=F 
設(shè)安全閥的質(zhì)量為m，則有：p₀S+mg=pS  
可得：m=

(p-p0)S

g

=

(1.8×105Pa-105Pa)×3.14×( 4×10-3m 2 )2

10N/kg

=0.1kg=100g
答：所以，應(yīng)該買質(zhì)量為100g的限壓閥．
（2）如果買了另一種質(zhì)量為60g的限壓閥，使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)鍋內(nèi)的最高氣壓值偏小，鍋內(nèi)溫度不能達(dá)到120℃的后果．

點(diǎn)評(píng)：此題涉及到大氣壓的綜合應(yīng)用，這是一道數(shù)學(xué)與物理的綜合性題目，要求學(xué)生要具備一定的學(xué)科綜合能力，計(jì)算時(shí)還要注意統(tǒng)一使用國(guó)際單位制單位．