高壓鍋和大氣壓實(shí)驗(yàn)

高壓鍋和大氣壓實(shí)驗(yàn)題1、小明家的高壓鍋鍋體直徑為24cm,排氣孔內(nèi)徑為4mm。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。求：請(qǐng)你根據(jù)說(shuō)明書(shū)給出的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，小明應(yīng)該買(mǎi)哪一種限壓閥。（說(shuō)明書(shū)標(biāo)有：當(dāng)大氣壓為105Pa時(shí)，該鍋?zhàn)罡邷囟葹?20。已知：水的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示，取g=10N/kg）由圖1可知，當(dāng)鍋內(nèi)溫度為120°C時(shí)，鍋內(nèi)壓強(qiáng)P=1.8X105Pa?！?分此時(shí)限壓閥受力：F+G二F……3分0TOC\o"1-5"\h\z設(shè)安全閥的質(zhì)量為m，則有：pS+mg=pS 2分02一幾）用_（1.恥1『-1廳卜曠）*可得：m二 kg 2分=0.1kg=100g 2分所以，應(yīng)該買(mǎi)質(zhì)量為100g的限壓閥?！?分2、 高壓鍋是家庭廚房中常見(jiàn)的炊具，利用它可以將食物加熱到100C以上.它省時(shí)高效，深受消費(fèi)者歡迎.（1） 請(qǐng)問(wèn)高壓鍋的設(shè)計(jì)運(yùn)用了哪些物理知識(shí)？（2） 小明測(cè)得家中高壓鍋出氣孔的直徑為4mm，壓在出氣孔上的安全閥的質(zhì)量為80g.通過(guò)計(jì)算并對(duì)照?qǐng)D象（圖2）說(shuō)明利用這種高壓鍋燒水時(shí)，最高溫度大約是多少？閤1閤1圉2答：（1）根據(jù)題干中高壓鍋的信息圖可知高壓鍋的設(shè)計(jì)中用到很多物理知識(shí)，比如：可以將食物加熱到100C以上，應(yīng)用到了沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系；鍋內(nèi)壓力等于大氣壓力和限壓閥的壓力，應(yīng)用了二力平衡的知識(shí)；

計(jì)算鍋內(nèi)溫度的時(shí)候，用到壓強(qiáng)的計(jì)算；增加易熔片是利用熔化的知識(shí)等等.根據(jù)題意得：鍋內(nèi)壓強(qiáng)等于大氣壓加限壓閥產(chǎn)生的壓強(qiáng)，即Pa=mg/s=80X10-3kgX10N/Kg/3.14X22X10-6m2=0.63X105Pa所以有：P=P0+Pm=1.01X105Pa+0.63X105Pa=1.64X105Pa由圖象可得鍋內(nèi)最高溫度大約為115°C.3、已知高壓鍋的限壓閥的質(zhì)量為100.8g,排氣孔的面積為7mm2?求：?鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大可達(dá)多少？?設(shè)鍋內(nèi)壓強(qiáng)每增加3.6X103Pa,水的沸點(diǎn)就相應(yīng)的增加1°C,則鍋內(nèi)的最高溫度可達(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1X105Pa)(a)(b)圖10限壓閥(a)(b)圖10限壓閥鍋內(nèi)最大壓強(qiáng)為；p=p+mg/S=1X105Pa+(0.1008kgX10N/kg)/70X10-6m2=2.44X105Pa..鍋增加壓強(qiáng)為Ap二p-p=1.44X105Pa0水的沸點(diǎn)增高△=(1.44X105/3.6X103Pa)C=40C所以，鍋內(nèi)溫度最高可達(dá)：t=100°C+40°C=140°C.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)似砝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?yàn)殄亙?nèi)壓強(qiáng)過(guò)大而造成爆炸，以確保安全.4、物理興趣小組的同學(xué)想探究大氣壓強(qiáng)的大小，他們拿來(lái)一個(gè)帶掛鉤的吸盤(pán)，將吸盤(pán)緊壓在厚玻璃板的下表面，用一個(gè)可裝細(xì)沙的購(gòu)物袋（質(zhì)量不計(jì)）掛在掛鉤下。如圖所示，向袋里逐漸注入細(xì)沙直至吸盤(pán)被拉下來(lái)，由此可得到大氣壓的大小。⑴本實(shí)驗(yàn)主要的測(cè)量器材： （2） 需要直接測(cè)量的物理量： （3） 大氣壓的表達(dá)式P= ；（4）如果測(cè)出的大氣壓僅為0.8X105Pa,實(shí)驗(yàn)中可能存在的問(wèn)題是:1、（1）刻度尺（1分） 測(cè)力計(jì)（天平、案秤、臺(tái)秤）（1分）（2）吸盤(pán)的直D（吸盤(pán)的半徑r）（1分） 細(xì)沙受到的重力G（細(xì)沙的質(zhì)量m）（1分）（3） 4G/nD2 （或4mg/nD2、G/n□）（4）吸盤(pán)中的空氣沒(méi)有完全被擠出；接觸面沒(méi)有處理干凈；吸盤(pán)與玻璃板接觸不緊密；存在漏氣現(xiàn)象等。5、學(xué)習(xí)了大氣壓的知識(shí)以后，小亮對(duì)大氣壓強(qiáng)通常有1.0"，電這么大存在疑問(wèn)，想親自證實(shí)一下。小亮買(mǎi)來(lái)一個(gè)塑料掛鉤，把它的吸盤(pán)貼在玻璃餐桌的下表面，如圖所示，測(cè)出塑料吸盤(pán)與玻璃的接觸面積為1比酬；又找來(lái)一個(gè)輕塑料桶(質(zhì)量可忽略不計(jì))，在桶中裝8L水。桶中水的質(zhì)量是多少？經(jīng)過(guò)計(jì)算，小亮認(rèn)為把塑料桶掛到掛鉤上不會(huì)把吸盤(pán)拉掉。請(qǐng)你寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程和判斷依據(jù)。(g取10N/kg)(3)當(dāng)小亮把水桶掛到掛鉤上時(shí)，吸盤(pán)卻被拉掉了，是大氣壓沒(méi)有那么大還是其他原因?請(qǐng)發(fā)表你的看法。13、解：(1)卩=賦=m-pV=1.0xl03Ag/^x8xl0-3^3=Ekg(2)G=mg=3kgx.Y3N!kg=8027^=P