Question

高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上．它省时高效，深受消费者欢迎．图（甲）为高压锅的构造，图（乙）为水的沸点与气压的关系图象．（g取10N/Kg，大气压为1标准大气压即10⁵Pa）．
（1）说出高压锅为什么能将食物加热到100℃以上？
（2）若高压锅出气孔的截面积约12mm²，压在出气孔上的安全阀的质量为84g．通过计算并对照图象说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？
（3）假若要把这种高压锅向西藏地区销售，用这种高压锅烧水时，要达到同样的最高温度，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？

Answer

（1）高压锅的原理：高压锅密封好，水沸腾时锅内气压增大，沸点升高，容易煮熟食物；
（2）知道安全阀的质量，可以求安全阀对出气孔产生的压力，再利用压强公式求安全阀对出气孔产生的压强，加上外界大气压，得出锅内气压，从沸点-气压图象上得出高压锅内最高温度；
（3）西藏地区外界大气压低，可以增大安全阀的质量，增大锅内气压，达到同样的锅内温度．
【解析】
（1）高压锅是密封的，锅内水汽化形成的水蒸气不能跑出去，使锅内水面上的气压增大（大于1标准大气压），水的沸点升高（高于100℃）；
（2）安全阀对出气孔产生的压力：
F=G=mg=84×10-3kg×10N/kg=0.84N．
s=12mm2=12×10-6m2，
安全阀对出气孔产生的压强：
，
锅内气压：
p′=1×105Pa+0.7×105Pa=1.7×105Pa．
从沸点-气压图象上得出高压锅内温度：
t=116℃．
（3）可以增加限压阀的质量来增大锅内气压，提高沸点．
答：（1）高压锅是密封的，锅内水汽化形成的水蒸气不能跑出去，使锅内水面上的气压增大，水的沸点升高；
（2）最高温度大约是116℃；
（3）增加限压阀的质量．