Question

【題目】小杰家的壓力鍋鍋蓋上標有“××鋁制品廠24厘米壓力鍋”的字樣，他測得限壓閥的質(zhì)量是100克，排氣孔的直徑約為3毫米。這個壓力鍋正常工作時內(nèi)部水蒸氣的最大壓強相當于大氣壓的多少倍？鍋蓋至少要能承受多大壓力才能保證安全？（大氣壓強為l.01×105帕）

Answer 1

【答案】2.4倍；6.3×103N

【解析】

當高壓鍋內(nèi)部的壓力與限壓閥向下的壓力平衡時，就是高壓鍋內(nèi)部的最大壓力，結(jié)合壓強公式，求出高壓鍋內(nèi)部水蒸氣的最大壓強。

鍋蓋所需要承受的壓力等于鍋內(nèi)的蒸汽壓力與外部大氣壓力的差，據(jù)此求解。

（1）排氣孔的直徑約為3毫米，排氣孔的橫截面積為：

，

限壓閥的質(zhì)量為：m=100g=0.1kg，

鍋內(nèi)最大氣體壓力為：PS= P0S+G閥= P0S+mg，

解得：；鍋內(nèi)的最大壓強約為大氣壓強的倍。

（2）鍋蓋面積為：，

鍋蓋所承受的最小壓力為：

F=PS′-P0S′=（2.397×105Pa-1.01×105Pa）×4.5216×10-2m2=6.3×103N。