高压锅是生活中一种密闭的加热容器,锅盖中央有一出气孔,孔上盖有限压阀,当锅内气压达到限定值时,限压阀被顶起放出部分气体,实现了对锅内气体压强的控制。已知高压锅盖出气孔的横截面积为14mm2 , 限压阀的质量为98g。(大气压值取1×105Pa)
(1)
说出高压锅为什么能将食物加热到100℃以上?
(2)
求使用高压锅时锅内气体最大压强?高压锅内水温最高可以达到多少?(写出计算过程)
(3)
如果要把这种高压锅向西藏地区销售,用这高压锅烧水时,要达到同样的最高温度;你认为需做哪些改进,如何改进?(举一例)
答案: 高压锅内能将食物加热到100℃以上的原因:锅内气压大于标准大气压强,锅内水的沸点高于100℃。
限压阀的自重对排气孔产生的压强 p 自重 = G S = 0 . 098 k g × 10 N / k g 14 × 10 - 6 m 2 = 0 . 7 × 10 5 P a ; 则锅内达到的最大压强:p内=p大气+p自重=105Pa+0.7×105Pa=1.7×105Pa; 根据图像可知,锅内水温最高可以到达116℃。
如果要把这种高压锅向西藏地区销售,由于海拔高度增大,因此大气压强会减小。根据p内=p大气+p自重可知,限压阀自重产生的压强要变大。根据G=F=pS可知,限压阀的重力要增大。