Question

高壓鍋是生活中一種密閉的加熱容器．鍋蓋中央有一出氣孔，孔上蓋有限壓閥，當(dāng)鍋內(nèi)氣壓達(dá)到限定值時，限壓閥被鍋內(nèi)頂起放出部分氣體，實現(xiàn)了對鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)的控制．如圖所示，某高壓鍋鍋體的內(nèi)底面積為S，側(cè)壁豎直，出氣孔橫截面積為S₀，限壓閥質(zhì)量為m₀，限壓鍋頂部面積為S_t（已知大氣壓強(qiáng)p₀）
（1）寫出液體沸點與氣壓的關(guān)系；
（2）求使用高壓鍋時鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)；
（3）為保證使用安全，不可隨意增加限壓鍋質(zhì)量．如果限壓閥的質(zhì)量增加m，請計算鍋體與鍋蓋咬合處鍋體對鍋蓋的最大作用力增大多少．

Answer 1

（1）液體表面氣壓越大，液體的沸點越高；
（2）使用高壓鍋時鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)p=；
（3）鍋內(nèi)氣體對鍋蓋最大壓力的增加量△F′=mg

（1）液體的沸點與大氣壓的關(guān)系：液體的沸點隨著表面氣壓的增大而升高，隨氣壓減小而降低．
（2）已知大氣壓強(qiáng)p₀，內(nèi)底面積為S，出氣孔橫截面積為S₀，限壓閥質(zhì)量為m₀，限壓鍋頂部面積為S_t則大氣壓力F₀=p₀S₀，限壓閥重力G=m₀g，
當(dāng)限壓閥剛要被頂起時，受力平衡，此時壓力F=F₀+G=p₀S₀+m₀g，
出氣孔橫截面積為S₀，鍋內(nèi)氣體最大壓強(qiáng)
p=
p=
（3）鍋內(nèi)氣體對鍋蓋最大壓力的增加量
△F=△p（S﹣S₀）=（S﹣S₀）=mg﹣mg
鍋體對鍋蓋的最大作用力增加量為△F′=△F=mg﹣mg
因為S遠(yuǎn)大于S₀，所以△F′=mg
故答案為；（1）液體表面氣壓越大，液體的沸點越高；
（2）使用高壓鍋時鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)p=；
（3）鍋內(nèi)氣體對鍋蓋最大壓力的增加量△F′=mg．
此題涉及到大氣壓的綜合應(yīng)用，重力的計算，壓強(qiáng)大小及其計算的等知識點，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，要學(xué)會用字母表達(dá)式去表達(dá)物理量．