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,限压阀被锅内顶起放出部分气体,实现了对锅内气体压强的控制.如图所示,某高压锅锅体的内底面积为S,侧壁竖直,出气孔横截面积为S0,限压阀质量为m0,限压锅顶部面积为St(已知大气压强p0)
(1)写出液体沸点与气压的关系;
(2)求使用高压锅时锅内气体的最大压强;
(3)为保证使用安全,不可随意增加限压锅质量.如果限压阀的质量增加m,请计算锅体与锅盖咬合处锅体对锅盖的最大作用力增大多少.
(1)液体表面气压越大,液体的沸点越高;
(2)使用高压锅时锅内气体的最大压强p=;
(3)锅内气体对锅盖最大压力的增加量△F′=mg
(1)液体的沸点与大气压的关系:液体的沸点随着表面气压的增大而升高,随气压减小而降低.
(2)已知大气压强p0,内底面积为S,出气孔横截面积为S0,限压阀质量为m0,限压锅顶部面积为St则大气压力F0=p0S0,限压阀重力G=m0g,
当限压阀刚要被顶起时,受力平衡,此时压力F=F0+G=p0S0+m0g,
出气孔横截面积为S0,锅内气体最大压强
p=
p=
(3)锅内气体对锅盖最大压力的增加量
△F=△p(S﹣S0)=(S﹣S0)=
mg﹣mg
锅体对锅盖的最大作用力增加量为△F′=△F=mg﹣mg
因为S远大于S0,所以△F′=mg
故答案为;(1)液体表面气压越大,液体的沸点越高;
(2)使用高压锅时锅内气体的最大压强p=;
(3)锅内气体对锅盖最大压力的增加量△F′=mg.
此题涉及到大气压的综合应用,重力的计算,压强大小及其计算的等知识点,这是一道数学与物理的综合性题目,要求学生要具备一定的学科综合能力,要学会用字母表达式去表达物理量.