高压锅是利用锅内气体压强大于1个标准大气压(约1×105Pa),从而提高锅内液体沸点进行工作的.如图所示的高压锅,其锅内设计的最大气压为2个标准大气压,此时水的沸点为120℃.如果限压阀的横截面积为6mm2,则(g取10N/kg)
(1)画出减压配重物体在锅内气压为2个标准大气压时的受力图.
(2)锅内气体对减压配重物体向上的最大压力是多少牛?
(3)限压阀上面的减压配重物体的质量不能超过多少克?
网友回答
解:(1)减压配重物体在锅内气压为2个标准大气压时的受力图如下所示:
(2)由p=可得,锅内气体对减压配重物体向上的最大压力:
F蒸汽=p蒸汽S=2×1×105Pa×6×10-6m2=1.2N;
(3)蒸汽刚好达到2个标准大气压时,限压阀处于平衡状态,
则F蒸汽=F大气+G,即p蒸汽S=p大气S+mg,
配重物体的质量:
m=
=
=0.06kg=60g.
答:(1)减压配重物体在锅内气压为2个标准大气压时的受力图如上图所示;
(2)锅内气体对减压配重物体向上的最大压力1.2N;
(3)限压阀上面的减压配重物体的质量不能超过60g.
解析分析:(1)减压配重物体在锅内气压为2个标准大气压时,受到竖直向上锅内气体的压力,受到竖直向下的大气压力和自身的重力;
(2)锅内气体达到2个标准大气压时,对减压配重物体向上的压力最大,根据压强公式求出其大小;
(3)蒸汽刚好达到2个标准大气压时,限压阀处于平衡状态,根据力的平衡得出等式即可求出减压配重物体的质量.
点评:本题考查了气体压力的计算和平衡状态的应用,关键是会分析减压配重物体手打的力,计算过程要注意单位的换算.