高压锅限压阀的受力分析课后作业

高压锅限压阀的受力分析课后作业

高压锅限压阀的受力分析课后作业

如图所示，高压锅的盖子通过若干类似牙齿的凸起固定旋紧，锅盖与锅体之间设有橡皮密封圈，确保密封不漏气。锅盖中央设有排气孔，孔上安装有类似砝码的限压阀，用以封闭排气孔。在加热过程中，当锅内气体压强增至一定水平，气体便会将限压阀顶起，蒸汽随即从排气孔排出至锅外。已知该高压锅的限压阀重量为0.1千克，排气孔的直径为0.3厘米，那么锅内部气体的最大压强是多少？假设压强每上升2.7厘米汞柱，水的沸点便上升1摄氏度，那么锅内的最高温度能升到多少呢？

高压锅与常规的铝制锅具有所区别高压锅限压阀喷溅厉害，其锅盖采用数个类似牙齿的突起与锅体上的凹槽相扣紧密固定。在锅盖与锅体之间，设有由橡胶制成的密封垫高压锅限压阀喷溅厉害，以增强密封效果。锅盖中央设有排气口，并在其上方安装了一个形似砝码的限压装置，用以封闭排气口。当对高压锅进行加热，内部气体压力达到一定水平后，压力会将限压装置顶起，随后蒸汽便从排气口逸出。由于高压锅内部压力较大，气温升高高压锅限压阀的受力分析课后作业，食物更容易变软高压锅限压阀的受力分析课后作业，若已知某型号高压锅的限压阀重量为0.1千克高压锅限压阀喷溅厉害，其排气孔的直径为0.3厘米，那么锅内的气压最高能达到多少？假设气压每上升3.6×10^3帕斯卡，水的沸点便上升1摄氏度，那么锅内的最高温度能升至多少？

某企业研发了一款高压锅，计划在海拔较低、大气压为1标准大气压的平原地带使用，规定锅内的气压需达到1.5倍的标准大气压。该高压锅的排气孔横截面积为7平方毫米。请问，为了满足这一要求，限压阀的质量应该是多少？另外，如果这款高压锅需要在海拔较高、大气压仅为0.8标准大气压的高山地区使用，那么限压阀的质量应该如何调整？（此处1标准大气压的数值为105帕斯卡）

小丽的母亲正在厨房烹饪。当她将高压锅从炉子上移开之后，不久，她取下了锅上的限压阀。随着高压锅停止喷气，母亲向锅盖上倾倒了一些冷水。这时，一个令人惊奇的现象出现了：小丽注意到高压锅的喷气柱竟然向锅内“吞噬”空气。你能运用你所学的物理知识，为小丽解释这一现象吗？

高压锅的工作机制是通过提升锅内的气压，使其超过锅外的标准大气压。这样做可以导致水的沸点上升。小明家中拥有一款直径为24厘米的高压锅。该高压锅的限压阀重量为0.08千克，其排气孔的横截面积达到6.4平方毫米。若以该高压锅烹饪，内部可能达到的最大气压将升至2.25×10^5帕斯卡。在此计算中，重力加速度g取值为10牛顿每千克，同时假设锅外的环境大气压为10^5帕斯卡。

参考答案

当限压阀即将被顶起之际，锅内气体的最大压强达到Pm值。

对限压阀由平衡得：PmS=P0S+mg

代入数据解得：Pm=2.4×105Pa

锅内压强增加了：

压力差等于初始压力与当前压力之差，即P等于Pm减去P0，具体数值为2.4×10^5帕减去1×10^5帕，最终结果为1.4×10^5帕。

2.7厘米汞柱相当于2.7除以76乘以10的5次方，即等于3.6乘以10的3次方帕斯卡，因此水的沸点随之上升。

t=1.4×105/3.6×105=38.9℃

因此，在锅内，温度的峰值能够达到：100℃加上38.9℃，合计为138.9℃。

答：（1）锅内气体的压强最大可达2.4×105Pa．

（2）锅内的最高温度可达138.9℃。

当限压阀即将被顶起之际，锅内气体的最大压强达到Pm值。根据平衡条件，我们可以得到等式：Pm乘以S等于P0乘以S加上mg。将相关数据代入此等式，计算得出Pm的值为2.4×10^5帕斯卡。

锅内的压力值上升了，计算方式为：压力差等于最大压力减去初始压力，即P等于Pm减去P0，具体数值为2.4×10^5帕减去1×10^5帕，最终结果为1.4×10^5帕。

水的沸点增高：

所以，锅内温度最高可达：t=100℃+38.9℃=138.9℃。

锅内气体压力最高可达到2.4×10^5帕斯卡，而锅内的最高温度则可升至138.9摄氏度。

（1）首先确定排气孔的尺寸为S，外部环境的大气压值为p0，锅内内部的压力为p，限压阀的重量为m。当锅内的气体压力达到1.5倍的标准大气压时，对限压阀进行受力分析，可以观察到：它承受着来自锅内气体向上的压力、向下的重力以及来自大气的压力。由于限压阀处于被顶起且平衡的状态，因此，

∴pS=p0S+mg，

（2）可以增加限压阀的质量来增大锅内气压，提高沸点。

该限压阀的重量标准应为35克；在高山地区，若需使用该沸点下的高压锅，则需提升限压阀的重量。

移除高压锅的限压装置，待高压锅停止喷射蒸汽后，内外气压达到平衡，随后向锅盖倾倒冷水，锅内的水蒸气因遇冷而凝结成水，导致气压下降，此时外界空气便会流入锅内。

高压锅因其出色的密封性能，在烹饪过程中能够显著提升气压，进而提高水的沸点。在这样的高温环境下，食物能够迅速成熟。至于安全阀对出气孔产生的压力，其计算公式为F=G=mg，具体数值为0.08kg×10N/kg，最终得出0.8N。

排气孔的横截面积：S=6.4mm2=6.4×10-6m2，

安全阀对出气孔产生的压强：

高压锅内的最高压力值为：p′等于105Pa加上1.25×105Pa，计算得出结果为2.25×105Pa。

故答案为：大于；升高；2.25×105。