Question

在1標準大氣壓下水的沸點是100℃，如果氣壓增大，沸點也會升高，已知水的沸點跟氣壓的關(guān)系如圖a所示，技術(shù)員小明利用這一規(guī)律設(shè)計了如圖b所示的鍋爐溫度控制裝置．圖中OC為一可繞O點旋轉(zhuǎn)的橫桿(質(zhì)量不計)，在橫桿上B點的下方連接著閥門S，閥門的底面積為3cm²，OB長度為20cm，橫桿上A點處掛著重物G，OA的長度為60cm．對水加熱時，隨著水溫升高，水面上方氣體壓強增大．當壓強增大到一定值時，閥門S被頂開，使鍋爐內(nèi)氣體壓強減小，水開始沸騰．當重物G掛在不同位置時，鍋爐內(nèi)水面上方氣體壓強可達到的最大值不同，從而控制鍋爐內(nèi)水的最高溫度．

(1)當鍋爐內(nèi)水的溫度達到110℃沸騰時，鍋爐內(nèi)氣體的壓強是多少？

(2)當大氣壓強為1.0×10⁵Pa時，將G掛在A位置，鍋爐內(nèi)水沸騰時的溫度為120℃，求此時閥門底部受到的氣體壓力和上部受到的大氣壓力的差值是多少？(計算時可認為閥門上、下底面積相等)

(3)當大氣壓強為1.0×10⁵Pa時，要使鍋爐內(nèi)水的溫度達到115℃時沸騰，應(yīng)將G掛在離O點多遠處？

Answer 1

答案：
解析：

(1)由圖像可知：鍋爐內(nèi)氣壓為1.4×105Pa． 　　(2)當水溫為120℃時，由圖像可知，此時鍋爐內(nèi)氣壓為2.0×105Pa 　　△F＝(p內(nèi)－p大)S＝(2×105Pa－1×105Pa)×3×10－4m2＝30N 　　(3)由圖像可知，水溫為115℃時，鍋爐內(nèi)氣壓為1.6×105Pa． 　　△＝(內(nèi)－p大)S＝(1.6×105Pa－1.0×105Pa)×3×10－4m2＝18N 　　由杠桿平衡條件有 　　解得　＝36cm