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】

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

鍋蓋所需要承受的壓力等于鍋內的蒸汽壓力與外部大氣壓力的差，據此求解。

（1）排氣孔的直徑約為3毫米，排氣孔的橫截面積為：

，

限壓閥的質量為：m=100g=0.1kg，

鍋內最大氣體壓力為：PS= P0S+G閥= P0S+mg，

解得：；鍋內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。