1大气压应用—高压锅专题高压锅理论知识1、高压锅的原理高压锅又叫压力锅，用它可将被蒸煮的食物加热到 100℃以上，于 1679 年由法国物理学家帕斯卡发明 高压锅属于压力容器，其利用橡胶圈将锅密封起来，使煮沸的水蒸气无法跑掉，形成高温高压，水能煮成 108 摄氏度，使食物迅速膨胀软化高压锅内的压力不会无限地上升，高压锅的排气装置会在气压达到一定程度时把蒸汽排出，保证使用安全2.高压锅的构造3.高压锅的特点（1） 经久耐用、节省时间、节省能源 （2）受热均匀，传热快，不易糊底（3） 充分溶解释放食物中的营养 （4）安全可靠4. 高压锅的种类及特点（1）压力锅从原材料上分，一般分为铝制的、铝合金的和不锈钢的三种√ 铝制的重量轻、传热快、价格便宜，使用寿命可达 20 年以上但是使用它无疑要增加铝元素的吸收量，长期使用它对健康不利√ 铝合金的要比纯铝制品好一些，耐用、结实√ 不锈钢压力锅贵，但耐热、美观，不易和食物中的酸、碱、盐起反应，且使用寿命最长，可达 30 年以上 √ 国家于 1992 年颁发铝压力锅国家标准，其代码为 GB13623-92，于 1994 年颁发不锈钢压力锅国家标准，其代码为 GB15066-94。
市面上销售的高压锅都应按此标准生产2）按使用能源划分可分为普通压力锅和电压力锅 随着环境保护意识的增强，一些厂家开发了电压力锅，如容声系列电压力锅，使用方便、清洁5. 高压锅的使用时限压力锅一般使用年限为 8 年，绝不能“超期服役”，超过 8 年不管坏没坏都不能再使用6. 高压锅气压与沸点对照表7．高压锅注意事项（1）为什么使用高压锅时不能把其他重物压在加压阀上？2高压锅内气体压强完全是由加压阀的重力控制的为简单起见，设把一个 96.5 克的砝码压在加压阀上，那么加压阀对锅内蒸汽的压强可增为 2 个大气压，锅内气体的压强可达 3 个大气压，沸点可升至 134℃，这样很易造成高压锅爆炸所以要严禁这样做2）用高压锅烧好汤后，若突然拿下加压阀，锅内汽压突然降至 1 大气压，沸点降至100℃，大量的水会突然汽化而急剧沸腾，反而使锅内气压突然升高，极易引起爆炸或大量高温汽、汤喷出因此这一方法要严禁使用3）怎样才能快速、安全地拿下锅盖呢？方法一，把高压锅放在冷水中冷却因为水的比热很大，高压锅和冷水之间有较大的温度差，热量从锅传给冷水后锅的温度下降，但锅内下方多为液体，通过传导把热量传出后液体温度下降，密度增大，而锅内上方和下方不能形成对流，这种方法对减小锅内汽压的效果不太明显（需要较长时间）。
方法二，往锅盖上淋冷水由于锅内温度达 120℃，外界大气压强为 1 大气压，水的沸点为 100℃，冷水滴在锅盖上会立即汽化，而水在 100℃的汽化热为 539 卡/克，因而迅速带走大量的热，使锅内气体温度下降，在锅内液化成水相比之下，方法二要优越得多典型例题例 1. 高压锅的直径是 24cm,限压阀直径为 4mm，限压阀质量为 64g，使用时，高压锅内外最大压强差是多大？锅内最大压强是多大？【答案】(1) ，p m=0.5×105Pa (2) ,p 内 =1.5×105Pa随堂练习 家庭常用的高压锅与普通锅主要不同之处在于它的密闭性好1)为了防止出气孔堵塞致使高压锅爆炸的危险，放气孔是它的第二道安全防线放气孔是易容片（熔点较低的合金材料） ，试说明采用易容片的物理道理 （2）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm,压在出气孔上的安全阀的质量为 80g，取 g=10N/kg计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强 【答案】（1）随着高压锅内的气压越来越高，高压锅内部的温度也越来越高，引起易容片的熔化，从而打开了放气孔，放出了多余的气体，减小了锅内的压力，避免发生爆炸2）P=F/S，F=G=mg=0.08Kg×10N/Kg=0.8N，S=πr 2=3.14×(0.002m)²≈0.00001256m 2P=F/S=0.8N/0.00001256m2≈63694.3pa例 2. 高压锅内径为 24 厘米,锅盖上的限压出气口的面积为 7 平方毫米,限压阀的质量为100.8 克，求：（1）使用时，锅内气体的压强最大可达多少？（2）设锅内压强每增加4000 帕，水的沸点就相应地增加 1℃，则锅内的最高温度可达多高？（g=10N／Kg，外界大气压强 100000 帕）【答案】 （1）P 内 =P 外 +P 阀 =100000 Pa +0.1008Kg×10N/Kg/7×10-6m2=244000Pa（2）△P=P 内 -P 外 =244000 Pa -100000 Pa =144000 Pa n=△P/P’=144000/4000=36t 最高 =t+△t=100℃+36℃=136℃随堂练习 1.高压锅是应用液体沸点会随着气压增大而升高的原理设计的.已知高压锅盖出气孔的横截面积为 12mm2,限压阀的质量为 84g.用该高压锅烧水,水温最高可以到达多少?(g取 10N/kg,大气压取 1.0×105Pa.)【答案】压强差 0.074 个标准大气压，锅内（1.013+0.074）个标准大气压，温度 102℃。
2.家庭常用的高压锅（图甲）与普通锅主要不同之处在于它的密闭性好图乙是高压锅的结构示意图，它的盖子上有三个气孔，带有活塞的气孔 1 使锅内与外界连通，此时锅内气压与外界大气压强相等（外界大气压为 1.0×105Pa），当锅内温度升高至 100℃时，锅内3气体会把气孔 1 的活塞顶起，这时锅被密封锅内温度继续升高，气体压强增大，当压强增至最大值时，气体就会冲开气孔 2 上的限压阀气孔 3 正常情况下无作用，图乙中未画出设锅内气压每增加 3.6×103Pa，水的沸点相应增加 1℃锅内水的初始温度为 20℃限压阀被冲开前，锅内水在升温阶段单位时间内升高的温度相同求：（1）锅内温度升高到 110℃时，锅内的气压是多大？（2）此高压锅限压阀的质量为 70g，气孔 2 的面积为7mm2，则锅内的最高温度可达到多少？( g 取 10N/kg，结果保留整数)（3）若“压强每增加3.6×103Pa，水的沸点相应增加 1℃”这一条件以及限压阀的质量和气孔 2 的面积均未知，请用一只手表及题中的其他条件，估测出锅内的最高温度说明：写出锅内最高温度的表达式，并指出表达式中各测量量的含义答案】（1）外界大气压 ，水的沸点为 100℃（2）限压阀质量 ，气孔 2 面积设锅内最高气压为 ，以限压阀为研究对象，则锅内最高温度（3）锅内最高温度：从开始加热至气孔 1 中活塞被顶起的时间。
从活塞被顶起至限压阀被顶起的时间例 3.小明同学家的高压锅盖上标有“XX 铝制厂 18Cm 压力锅”字样，他测出限压阀质量70g，排气孔横截面积 10 mm2问：（1） 、高压锅工作时，内部水蒸气压强最大为多大？（2） 、如果锅盖面积 260cm2,则它能承受的压力至少为多大时才能保证安全？（大气压P＝1×10 5 Pa，g 取 9.8N/kg） （3） 、对照表格，说明高压锅内部水沸腾的最高温度是多少？4（表格实质性内容：大气压为 1.3 时，沸点为 110，大气压为 1.5 时，沸点为 115 ）【答案】（1）当“高压锅工作时，设内部水蒸气压强最大为”P'.限压阀形成的压强 P1=F/S=G/S=mg/s=0.07Kg×9.8N/kg/10×10-6m2=68600Pa故 P'=P+P1=1×105 Pa+68600Pa=168600Pa（2）锅盖承受的压力,来自内部的气压力,及外面的大气压力,两者方向相反.因此,锅盖要额外承受的压力 F’， F’= （P'-P）S’=68600Pa×260×10 -4m2=1783.6 牛顿（3）高压锅内部水沸腾的最高温度超过 115 度大概 122 度。
随堂练习 高压锅直径为 24Cm，限压出气口直径为 3.5mm,限压阀质量为 100g,使用时高压锅内外最大压强差为多少?锅盖与锅的接口处应至少能承受多大的力才行?【答案】△P=P 内 -P 外 =P 阀 =mg/s=0.1Kg×9.8N/Kg/=101910.8paF=△PS’=101910.8Pa×0.045216m 2=4608N例 4. 下图高压锅示意图：锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴着一个帽子为限压阀当高压锅内气体的压强超过安全值时，锅内的气体就会冲开限压阀，气体跑出一部分，使锅内气体的压强减小现有一个直径为 24cm，空心柱小孔的横截面积为 10mm2，限压阀的质量为 100g 的高压锅炉，要用它来煮饭若当时的大气压为 1.0 ×105Pag 取10N／kg) 问：(1)此高压锅内气体能达到的最大压强为多少?(2)经商品质量检测部门检测，此高压锅内气体的最大压强不能超过 1.8×105Pa要使此高压锅能继续安全使用，原来的限压阀还能不能继使用?若不能，应该再配备一个多大质量的限压阀？（g 取 10N/Kg）【答案】（1）设外界大气压为 p0，而限压阀产生压强为 pm,锅内气体压强 （2）由于 ，要使此高压锅继续使用，必须减少 ，由 可知，外界大气压强不变，要减少 ，必须减少限压阀的质量。
随堂练习 小明家的高压锅锅体直径为 24cm，排气孔内径为 4mm小明不慎丢失了锅的限压阀，当他到商店购买时售货员告诉他，生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种，孔径相同，质量分别为 100g 和 60g （1）请你根据说明书给出的数据，通过计算说明，小明应该买哪一种限压阀说明书标有：当大气压为 105Pa 时，该锅最高温度为 120℃已知：水的沸点与压强的关系如图所示，取 g =10N/kg)（2）请你说明如果买另一种限压阀，使用5时会出现什么问题1）由图可知，当锅内温度为120℃时，锅内压强 p=1.8×105Pa此时限压阀受力：F 0+G=F ， 设安全阀的质量为 m，则有：p 0S+mg=pS 可得： m= kg=0.1kg=100g 所以，应该买质量为100g 的限压阀 （2）如果买了另一种质量为60g 的限压阀，使用时会出现锅内的最高气压值偏小，锅内温度不能达到120℃的后果强化练习1. 用物理知识解释高压锅煮饭熟得快的道理 【答案】高压锅是密封的，液面上气压较高，水的沸点也升高，能达到较高的温度，所以熟得快2.测得一个 24 厘米高压锅的限压阀的质量为 0.1 千克，排气孔的内径为 3 毫米。
如果用它煮水消毒，根据下面水的沸点与压强关系的表格，这个高压锅内的最高温度大约是多少？【答案】 (1) (2) (3) 综上： (4)代入数值 p = 2.4×105帕 (5)，从表中查出，锅内温度约为 126 ℃评分标准：本题 6 分，(1)、(2)、(3)、(4)、(5)式各 1 分，答出锅内温度再给 1 分，（温度为 126 ℃～127 ℃的都给分） 3.小杰家的压力锅盖上标有“××铝制品厂 24 公分压力锅”的字样他测得限压阀的质量是 100 克，排气孔的直径为 3 毫米，这个压力锅正常工作时内部水蒸气的最大压强相当于大气压的多少倍？锅盖至少要能承受多大压力才能保证安全？（大气压强为 1.01×105帕）【答案】排气孔的面积 S=πr 2=πd 2/4，锅内最大压强是大气压强的 2.4 倍锅盖的有效面积为：S＇=πD 2/4，锅盖至少要能承受的压力等于锅内外的压力差：4. 盛夏时分，“小问号”王欣同学在打开冰箱取饮料时，突然脑海里浮出一个问题：为什么每次开冰箱门都比较费力?通过仔细观察他发现打开冰箱门时，冰箱里的冷空气出来，外面的热空气进去．当冰箱门重新关上后，就将这部分热空气也关在了里面，箱内热空气冷6却收缩．压强减小．王欣判断这应该是开冰箱门费力的一个原因。
若冰箱门长为 0.6m．宽为 0.5m 冰箱外的气压为 1×l05 Pa，设冰箱内部与外部的气压相差 。