物理学家帕平发明了高压锅,高压锅与普通锅不同,锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧,加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈,所以锅盖与锅体之间不会漏气,在锅盖中间

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物理学家帕平发明了高压锅,高压锅与普通锅不同,锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧,加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈,所以锅盖与锅体之间不会漏气,在锅盖中间有一排气孔,上面再套上类似砝码的限压阀,将排气孔堵住.当加热高压锅,锅内气体压强增加到一定程度时,气体就把限压阀顶起来,这时蒸气就从排气孔向外排出.由于高压锅内的压强大,温度高,食物容易煮烂.若已知排气孔的直径为0.3 cm,外界大气压为1.0×10⁵ Pa,温度为20 ℃,要使高压锅内的温度达到120 ℃,则限压阀的质量应为多少?(g取10 m/s²)

答案

0.024 kg

解析

选锅内气体为研究对象,则
初状态:T₁="293" K,p₁=1.0×10⁵ Pa
末状态:T₂="393" K
由查理定律得
p₂=Pa=1.34×10⁵ Pa
对限压阀受力分析可得
mg=p₂S-p₁S=(p₂-p₁)S=(p₂-p₁)π·
=(1.34×10⁵-1.0×10⁵)×3.14×N="0.24" N 所以m="0.024" kg.