家庭常用的高壓鍋(圖*)與普通鍋主要不同之處在於它的密封*好。圖乙是高壓鍋的結構示意圖,它的蓋子上有三個氣孔,...
問題詳情:
家庭常用的高壓鍋(圖*)與普通鍋主要不同之處在於它的密封*好。圖乙是高壓鍋的結構示意圖,它的蓋子上有三個氣孔,帶有活塞的氣孔l使鍋內與外界連通,此時鍋內氣壓與外界大氣壓相等(外界大氣壓為1.0×105Pa)。當鍋內溫度升高至100℃時,鍋內氣體會把氣孔1的活塞頂起,這時鍋被密封。鍋內溫度繼續升高,氣體壓強增大,當壓強增至最大值時,氣體就會衝開氣孔2上的限壓閥。氣孔3正常情況下無作用,圖乙中未畫出。設鍋內氣壓每增加3.6×103Pa,水的沸點相應增加1℃。鍋內水的初始溫度為20℃。限壓閥被衝開前,鍋內水在升溫階段單位時間內升高的溫度相同。
(1)鍋內溫度升高到110℃時,鍋內的氣壓是多大?
(2)此高壓鍋限壓閥的質量為70g,氣孔2的面積為7mm2。則鍋內的最高溫度可達到多少?(結果保留整數)
(3)若“壓強每增加3.6×103Pa,水的沸點相應增加1℃”這一條件以及限壓閥和氣孔2的面積均未知,請用一隻手錶及題中的其他條件,估測出鍋內的最高溫度。(說明:寫出鍋內最高溫度的表示式,並指出表示式中各測量量的含義)。
【回答】
(1);(2);(3),其中是從開始加熱至氣孔1中活塞被頂起的時間,是從活塞被頂起至限壓閥被頂起的時間。
【詳解】
(1)由題意可知,外界大氣壓是,這時水的沸點是100℃,當鍋內溫度升高到110℃時,溫度變化量是
鍋內的氣壓是
;
(2)高壓鍋限壓閥的質量是
氣孔2的面積是
設鍋內最高氣壓是,對限壓閥受力分析,可知
可解得
則鍋內最高溫度是
;
(3)由題意可知,鍋內最高溫度是
是用手錶計算時間,從開始加熱至氣孔1中活塞被頂起的時間;是用手錶計算時間,從活塞被頂起至限壓閥被頂起的時間。
答:(1)鍋內溫度升高到110℃時,鍋內的氣壓是;(2)鍋內的最高溫度約可達到;(3)鍋內的最高溫度是,其中是從開始加熱至氣孔1中活塞被頂起的時間,是從活塞被頂起至限壓閥被頂起的時間。
知識點:大氣壓強
題型:計算題
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