Question

某壓力鍋結(jié)構(gòu)如圖所示，蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔，給壓力鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，氣體就把壓力閥頂起。假定在壓力閥頂起時(shí)，停止加熱。
   （1）若此時(shí)鍋內(nèi)氣體的體積為V，摩爾體積為V₀，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，寫出鍋內(nèi)氣體分子數(shù)的估算表達(dá)式。
   （2）假定在一次放氣過程中，鍋內(nèi)氣體對壓力閥及外界做功1.5J，并向外界釋放了2.5J的熱量，鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？
   （3）若已知某高壓鍋的壓力閥質(zhì)量為m=0.1kg，排氣孔直徑為d=0.3cm，則鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大可達(dá)多少？設(shè)壓強(qiáng)每增加3.6×10³Pa，水的沸點(diǎn)相應(yīng)增加1℃，則鍋內(nèi)的最高溫度可達(dá)多高？（外界大氣壓強(qiáng)p₀=1.0×10⁵Pa，取g=10m/s²）

Answer 1

解：（1）設(shè)鍋內(nèi)氣體分子數(shù)為n N_A （2分）（2）根據(jù)熱力學(xué)第一定律 △U=W+Q=－4J （2分）鍋內(nèi)氣體內(nèi)能減少，減少了4J （2分）（3）當(dāng)限壓閥受到的向上的壓力等于限壓閥的重力和大氣壓力的合力時(shí)，氣體將排出鍋外，鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再升高，壓強(qiáng)達(dá)最大，此時(shí)溫度最高。鍋內(nèi)最大壓強(qiáng)為 （1分）代入數(shù)據(jù)得 p=2.4×10⁵ Pa （1分）此時(shí)水的沸點(diǎn) ℃ （2分）