高壓鍋壓強(qiáng)題修訂稿

1、高壓鍋壓強(qiáng)題Document number SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18例1.高壓鍋的直徑是24cm,限壓閥直徑為4mm，限壓閥質(zhì)量為64g,使用時(shí)，高壓鍋內(nèi)外最大壓 強(qiáng)差是多大鍋內(nèi)最大壓強(qiáng)是多大【答案】（1）Pf艮/S產(chǎn)G/Sfing/S., p= X 105Pa （2） P rt=P0+P., p 內(nèi)二X 105Pa例2家庭常用的高壓鍋與普通鍋主要不同之處在于它的密閉性好。（1）為了防止出氣孔堵塞致使 高壓鍋爆炸的危險(xiǎn)，放氣孔是它的第二道安全防線。放氣孔是易容片（熔點(diǎn)較低的合金材料）， 試說(shuō)明采用易容片的物理道理。（2）小明測(cè)得家中高壓鍋出氣孔的直徑為4

2、mm，壓在出氣孔上的 安全閥的質(zhì)量為80g,取g=10N/kg。計(jì)算安全閥自重對(duì)出氣孔處氣體所產(chǎn)生的壓強(qiáng)。【答案】（1）隨著高壓鍋內(nèi)的氣壓越來(lái)越高，高壓鍋內(nèi)部的溫度也越來(lái)越高，引起易容片的熔化，從而打開(kāi)了 放氣孔，放出了多余的氣體，減小了鍋內(nèi)的壓力，避免發(fā)生爆炸。（2） P=F/S, F=G=mg=X10N/Kg=, S = nr 三 X2 七P 二 F/S 二七例3高壓鍋內(nèi)徑為24厘米，鍋蓋上的限壓出氣口的面積為7平方毫米,限壓閥的質(zhì)量為克，求： （1）使用時(shí)，鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大可達(dá)多少（2）設(shè)鍋內(nèi)壓強(qiáng)每增加4000帕，水的沸點(diǎn)就相應(yīng)地增加1C,則鍋內(nèi)的最高溫度可達(dá)多高（g=10N/Kg,外

3、界大氣壓強(qiáng)100000帕）【答案】（1） P 內(nèi)二P 外+P 而100000 Pa +X 10N/Kg/7 X 10V=244000Pa（2） ZP=P 內(nèi)-P 產(chǎn)244000 Pa -100000 Pa =144000 Pa n=AP/P, =144000/4000=36t Mffi=t+At=100+36=136例4高壓鍋是應(yīng)用液體沸點(diǎn)會(huì)隨著氣壓增大而升高的原理設(shè)計(jì)的.已知高壓鍋蓋出氣孔的橫截面 積為12mm*限壓閥的質(zhì)量為84g.用該高壓鍋燒水，水溫最高可以到達(dá)多少（g取10N/kg,大氣壓取 X 105Pa.）【答案】壓強(qiáng)差個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，鍋內(nèi)（+）個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溫度102。例5家庭常用

4、的高壓鍋（圖中）與普通鍋主要不同之處在于它的密閉性好。圖乙是高壓鍋的結(jié)構(gòu) 示意圖，它的蓋子上有三個(gè)氣孔，帶有活塞的氣孔1使鍋內(nèi)與外界連通，此時(shí)鍋內(nèi)氣壓與外界大 氣壓強(qiáng)相等（外界大氣壓為xn）3p&）,當(dāng)鍋內(nèi)溫度升高至100時(shí),，鍋內(nèi)氣體會(huì)把氣孔1的活塞 頂起，這時(shí)鍋被密封。鍋內(nèi)溫度繼續(xù)升高，氣體壓強(qiáng)增大，當(dāng)壓強(qiáng)增至最大值時(shí)，氣體就會(huì)沖開(kāi) 氣孔2上的限壓閥。氣孔3正常情況下無(wú)作用，圖乙中未畫(huà)出。設(shè)鍋內(nèi)氣壓每增加X(jué)lOPa,水的 沸點(diǎn)相應(yīng)增加鍋內(nèi)水的初始溫度為20。限壓閥被沖開(kāi)前，鍋內(nèi)水在升溫階段單位時(shí)間內(nèi) 升高的溫度相同。求：（1）鍋內(nèi)溫度升高到110C時(shí) 鍋內(nèi)的氣壓是多大（2）此高壓鍋限壓閥

5、的質(zhì)量為70g,氣孔2的面積為7mm二，則鍋內(nèi)的最高溫度可達(dá)到多少（g取10X/kg,結(jié)果保留整數(shù)） （3）若“壓強(qiáng)每增加X(jué)l（）3pa,水的沸點(diǎn)相應(yīng)增加1C”這一條件以及限壓閥的質(zhì)量和氣孔2的面 積均未知，請(qǐng)用一只手表及題中的其他條件，估測(cè)出鍋內(nèi)的最高溫度。（說(shuō)明：寫(xiě)出鍋內(nèi)最高溫 度的表達(dá)式，并指出表達(dá)式中各測(cè)量量的含義。）【答案】（1）外界大氣壓Po=10Xl（）Spa,水的沸點(diǎn)為100Ct=t2-t1=no-ioo=ioP 典內(nèi)=Pc+/p（2）限壓閥質(zhì)量以=7且二097加，氣孔2面積S=7潴涉2 = 7xl0施2設(shè)鍋內(nèi)最高氣壓為為以限壓閥為研究對(duì)象，則純+為二%鍋內(nèi)最局溫度7=1_2。

6、.+妣:EgoC +100C（3）鍋內(nèi)最高溫度匯匯從開(kāi)始加熱至氣孔1中活塞被頂起的時(shí)間。右：從活塞被頂起至限壓閥被頂起的時(shí)間。例3小明同學(xué)家的高壓鍋蓋上標(biāo)有“XX鋁制廠18cm壓力鍋”字樣，他測(cè)出限壓閥質(zhì)量70g,排 氣孔橫截面積10 mm，問(wèn)：（1）、高壓鍋工作時(shí)，內(nèi)部水蒸氣壓強(qiáng)最大為多大（2）、如果鍋蓋面 積260cm*則它能承受的壓力至少為多大時(shí)才能保證安全（大氣壓P=1X1（）5 pa, g取kg）（3）、對(duì)照表格，說(shuō)明高壓鍋內(nèi)部水沸騰的最高溫度是多少（表格實(shí)質(zhì)性內(nèi)容：大氣壓為時(shí)，沸點(diǎn)為110,大氣壓為時(shí)，沸點(diǎn)為115。）【答案】（1）當(dāng)“高壓鍋工作時(shí)，設(shè)內(nèi)部水蒸氣壓強(qiáng)最大為“ P.限

7、壓閥形成的壓強(qiáng) PFF/S=G/S=mg/s= X kg/10 X 10V=68600Pa故 P=P+PFl X 105 Pa+68600Pa=168600Pa（2）鍋蓋承受的壓力，來(lái)自內(nèi)部的氣壓力,及外面的大氣壓力，兩者方向相反.因此,鍋蓋要額外承 受的壓力 F , F = （P* -P） S =68600PaX260X10TmJ牛頓（3）高壓鍋內(nèi)部水沸騰的最高溫度超過(guò)115度。大概122度。隨堂練習(xí) 高壓鍋直徑為24Cm,限壓出氣口直徑為,限壓閥質(zhì)量為100g,使用時(shí)高壓鍋內(nèi)外最大壓 強(qiáng)差為多少鍋蓋與鍋的接口處應(yīng)至少能承受多大的力才行【答案】AP=P內(nèi)-P外二P閥二mg/s=X Kg/=F

8、=APS, =X=4608N例4.下圖高壓鍋示意圖：鍋蓋上有一個(gè)空心柱為排氣孔，空心柱上戴著一個(gè)帽子為限壓閥。當(dāng)高壓鍋內(nèi)氣體 的壓強(qiáng)超過(guò)安全值時(shí)，鍋內(nèi)的氣體就會(huì)沖開(kāi)限壓閥，氣體跑出一部分，使鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小。現(xiàn)有一個(gè)直徑 為24cm,空心柱小孔的橫截面積為10mm;，限壓閥的質(zhì)量為100g的高壓鍋爐，要用它來(lái)煮飯。若當(dāng)時(shí)的大氣壓 為X10?ao （g取10X/kg）問(wèn)：（1）此高壓鍋內(nèi)氣體能達(dá)到的最大壓強(qiáng)為多少經(jīng)商品質(zhì)量檢測(cè)部門(mén)檢測(cè)， 此高壓鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)不能超過(guò)義10Pa。要使此高壓鍋能繼續(xù)安全使用，原來(lái)的限壓閥還能不能繼使用若 不能，應(yīng)該再配備一個(gè)多大質(zhì)量的限壓閥（gmiON/Kg）

9、旦 _ Gpw -【答案】（1）設(shè)外界大氣壓為小 而限壓閥產(chǎn)生壓強(qiáng)為4,鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)制1 =A+m 邑 學(xué) 入 戶內(nèi)二1.0乂105網(wǎng) 十 ,彷11?華=2.0乂105尸0（2）由于% ,l *xl0外,要使此高壓鍋繼續(xù)使用，必須減少與，尸內(nèi)二方。十Pm二為十等p由然可知，外界大氣壓強(qiáng)不變，要減少出，必須減少限壓閥的質(zhì)量。1.8x10jF = 1,0 x105Bj +l.OxlO2隨堂練習(xí) 小明家的高壓鍋鍋體直徑為24cm,排氣孔內(nèi)徑為4mme小明不慎丟失了鍋的限壓閥， 當(dāng)他到商店購(gòu)買(mǎi)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）：水的沸點(diǎn)與

10、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示，取g=10N/kg） （2）請(qǐng)你說(shuō)明如果買(mǎi)另 一種限壓閥，使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。（1）由圖可知，當(dāng)鍋內(nèi)溫度為120C時(shí)，鍋內(nèi)壓強(qiáng)p=Xl（）5pa。此時(shí)限壓閥受力：F0+G=F ,設(shè)安全閥的質(zhì)量為處 則有：poS+mg=pS（且/5_02乂10$ 10$）乂3.14乂（2反1|7可得：a= W10kg100g所以，應(yīng)該買(mǎi)質(zhì)量為100g的限壓閥。（2）如果買(mǎi)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 C的后果。強(qiáng)化練習(xí).用物理知識(shí)解釋高壓鍋煮飯熟得快的道理?！敬鸢浮扛邏哄伿敲芊獾?，液面上氣壓較高，水的沸點(diǎn)也升高，能達(dá)到較高的溫度，

11、所以熟得 快。.測(cè)得一個(gè)24厘米高壓鍋的限壓閥的質(zhì)量為千克，排氣孔的內(nèi)徑為3亳米。如果用它煮水消毒，根據(jù)下面水的 沸點(diǎn)與壓強(qiáng)關(guān)系的表格，這個(gè)高壓鍋內(nèi)的最高溫度大約是多少* 就GAmg【答案】 4（1）3=砥*（3）綜上：p（4）代入數(shù)值P=X10,帕（5）,從表中查出，鍋內(nèi)溫度約為126 。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：本題6分，（1）、（2）、（3）、（4）、（5）式各1分，答出鍋內(nèi)溫度再給1分，（溫度為126 127 的都給分）。.小杰家的壓力鍋蓋上標(biāo)有“XX鋁制品廠24公分壓力鍋”的字樣。他測(cè)得限壓閥的質(zhì)量是100克，排氣孔的 直徑為3毫米，這個(gè)壓力鍋正常工作時(shí)內(nèi)部水蒸氣的最大壓強(qiáng)相當(dāng)于大氣壓的多少倍鍋蓋至

12、少要能承受多大壓 力才能保證安全（大氣壓強(qiáng)為義IO,帕）【答案】排氣孔的面積S二nr三五d74,鍋內(nèi)最大壓強(qiáng)是大氣壓強(qiáng)的倍。鍋蓋的有效而積為：S =nD74,鍋蓋至少要能承受的壓力等于鍋內(nèi)外的壓力差：.盛夏時(shí)分，“小問(wèn)號(hào)”王欣同學(xué)在打開(kāi)冰箱取飲料時(shí)，突然腦海里浮出一個(gè)問(wèn)題：為什么每次開(kāi)冰箱門(mén)都比 較費(fèi)力通過(guò)仔細(xì)觀察他發(fā)現(xiàn)打開(kāi)冰箱門(mén)時(shí)，冰箱里的冷空氣出來(lái)，外而的熱空氣進(jìn)去.當(dāng)冰箱門(mén)重新關(guān)上后， 就將這部分熱空氣也關(guān)在了里面，箱內(nèi)熱空氣冷卻收縮.壓強(qiáng)減小.王欣判斷這應(yīng)該是開(kāi)冰箱門(mén)費(fèi)力的一個(gè)原 因。若冰箱門(mén)長(zhǎng)為.寬為冰箱外的氣壓為1X10Pa,設(shè)冰箱內(nèi)部與外部的氣壓相差1/1000,求：（1）冰箱內(nèi)

13、氣體壓強(qiáng)多少（2）冰箱內(nèi)、外氣體對(duì)門(mén)的壓力各是 多少（3）冰箱門(mén)受到的內(nèi)外壓力差相當(dāng)于質(zhì)量為多少的物體受到的重力大?。╣=10N/kg）p 楨=1x105x(；1- 9,99x104【答案】(1 )1000 （2）冰箱門(mén)的面積S = 0.5涉x0.6冽= 0.3部2冰箱門(mén)受到的內(nèi)外壓力差為端一%=3x104-2.997x10=30NG 30N 廠m = - = 3kg由G二叫，此壓力相當(dāng)于質(zhì)量為我的物體所受重力g 10N7館.已知高壓鍋的限壓閥的質(zhì)量為g,排氣孔的而積為7mm：.求：（1）鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大可達(dá)多少（2）設(shè)鍋 內(nèi)壓強(qiáng)每增加X(jué)IOPa,水的沸點(diǎn)就相應(yīng)的增加1C,則鍋內(nèi)的最高溫度可

14、達(dá)多高（g取10N/kg；外界大氣壓強(qiáng)為 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，計(jì)算時(shí)取IXIOPa）【答案】（1）鍋內(nèi)最大壓強(qiáng)為：p=p0+mg / S=1 X 105Pa+X 10）/7X W=X 10sPa.（2）鍋增加壓強(qiáng)為Ap二p-p二XIOPa,水的沸點(diǎn)增高t=X10/XlOlCFOC所以，鍋內(nèi)溫度最高可達(dá)：t=100+4（TC=140C高壓鍋的鍋蓋通過(guò)幾個(gè)牙齒似的鍋齒與鍋鑲嵌旋緊，鍋蓋與鍋之間有橡皮制的密封圈，不會(huì)漏氣.鍋蓋中 間有一排氣孔，上面套著類(lèi)似硅碼的限壓閥將排氣孔堵住，當(dāng)加熱高壓鍋（鍋內(nèi)有水、食物），鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)增 加到一定程度時(shí)，氣體就會(huì)把限壓閥頂起來(lái)，蒸氣即可從排氣孔排出鍋外，這樣就不會(huì)因

15、為鍋內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大而造 成爆炸，以確保安全。.某同學(xué)為了研究植被的垂直分布與氣候的關(guān)系，考察了亞熱帶地區(qū)的某座海拔2000米以下的高山。在山腳 a處，他看到的是常綠闊葉林，并測(cè)得此處海拔為100米，氣溫為22,大氣壓為1X10,帕：往上走，他經(jīng)過(guò) 了常綠闊葉、落葉闊葉混交林。當(dāng)他進(jìn)入落葉闊葉矮林時(shí)，剛好在山腰中央b處：繼續(xù)往上走時(shí)他看到的是高 山灌木叢，過(guò)了 c處后，即進(jìn)入山地草甸。過(guò)了一會(huì)兒到達(dá)了山頂d處。他在處測(cè)得大氣壓為8X10：帕。根據(jù) 所學(xué)知識(shí)。求：（1）這座山的海拔：（2）山頂d處氣溫。【答案】設(shè)這座山的海拔為x,山頂d處的氣溫為T(mén)。根據(jù)所學(xué)知識(shí)：在海拔2000米以內(nèi)，每升高12米，大

16、氣 壓強(qiáng)降低133Pa,海拔每升高1000米，氣溫下降6,可得：12 米：133Pa= （x-100 米）：（1X 103Pa-8X 10Pa）,則 x4 1905 米。據(jù)此,則 1000 米:6二（1905 米-100 米）：（22C-T）,則 T二.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(shí)，限壓閥被鍋內(nèi)氣體頂起放出部分氣體，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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S。，限壓閥質(zhì)量為叫限壓閥頂部面 積為8 （已知大氣壓強(qiáng)為P。）。（1）寫(xiě)出液體沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系；（2）求使用高壓鍋時(shí)鍋內(nèi)

17、氣 體的最大壓強(qiáng)；（3）為保證使用安全，不可隨意增加限壓閥質(zhì)量。如果限壓閥的質(zhì)量增加m,請(qǐng) 計(jì)算鍋體與鍋蓋咬合處鍋體對(duì)鍋蓋的最大作用力增大多少?！敬鸢浮浚ㄌ旖蛑锌迹?）液體表面氣壓越大，液體的沸點(diǎn)越高。（2）當(dāng)限壓閥剛要被頂起時(shí),受力平衡:F = PoSo+m鍋內(nèi)氣體最大壓強(qiáng)： = = & =姻.s. s。 SQ（3）鍋內(nèi)氣體對(duì)鍋蓋最大壓力的增加量： = （S-So）= ?（S-So）= jg-?g鍋體對(duì)鍋蓋的最大作用力增加量為：AF = AF = -mg - mgSo因?yàn)镾遠(yuǎn)大于So所以V =.在日常生活中，為了提高烹煮食物的溫度，縮短烹煮的時(shí)間，人們利用水的沸點(diǎn)隨氣壓的升高而升高的性質(zhì)

18、制造出了高壓鍋。某種規(guī)格的高壓鍋出氣口的直徑為，計(jì)算出它的面積約為8mm2 .要使鍋內(nèi)的氣壓達(dá)到2個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，請(qǐng)你幫助計(jì)算該高壓鍋應(yīng)配的限壓閥的質(zhì)量為多少克（設(shè)外界氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 大氣壓取1/pa, g取10N/kg）【答案】（天津中考）設(shè)出氣口的面積為S,外界大氣壓為p。，鍋內(nèi)氣壓為p,限壓閥質(zhì)量為m,有pS = p0S + mg.若高壓鍋蓋的面積約為420cm二，當(dāng)鍋內(nèi)蒸汽的壓強(qiáng)達(dá)到個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，鍋蓋與鍋體間的拉力為 X-（以知外界大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的值可近似取10Ta）【答案】（天津中考）X103.如圖是鍋爐上的保險(xiǎn)閥，當(dāng)門(mén)受到的蒸汽壓強(qiáng)超過(guò)安全值時(shí)，閥門(mén)被頂開(kāi)，蒸汽跑出一部 分,使鍋爐內(nèi)的蒸汽壓強(qiáng)減小，已知杠桿重可以忽略不計(jì)，0A與AB長(zhǎng)度的比值為1： 3,閥門(mén)的 面積是3cm二，要保持鍋爐內(nèi)、外氣體的壓強(qiáng)差是XlOPa,試求應(yīng)將質(zhì)量為多大的生物掛在杠桿的 B 點(diǎn)（g 取 10N/kg）【答案】（天津中考）m=0. 9（kg）F=36（N）G=9（N）IL高壓鍋是家庭廚房中常見(jiàn)的炊具，