Question

在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，如果氣壓增大，沸點(diǎn)也會(huì)升高，已知水的沸點(diǎn)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(jì)了如圖b所示的鍋爐溫度控制裝置．圖中OC為一可繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的橫桿(質(zhì)量不計(jì))，在橫桿上B點(diǎn)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(diǎn)處掛著重物G，OA的長度為60cm．對(duì)水加熱時(shí)，隨著水溫升高，水面上方氣體壓強(qiáng)增大．當(dāng)壓強(qiáng)增大到一定值時(shí)，閥門S被頂開，使鍋爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，水開始沸騰．當(dāng)重物G掛在不同位置時(shí)，鍋爐內(nèi)水面上方氣體壓強(qiáng)可達(dá)到的最大值不同，從而控制鍋爐內(nèi)水的最高溫度．

(1)當(dāng)鍋爐內(nèi)水的溫度達(dá)到110℃沸騰時(shí)，鍋爐內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是多少？

(2)當(dāng)大氣壓強(qiáng)為1.0×10⁵Pa時(shí)，將G掛在A位置，鍋爐內(nèi)水沸騰時(shí)的溫度為120℃，求此時(shí)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(jì)算時(shí)可認(rèn)為閥門上、下底面積相等)

(3)當(dāng)大氣壓強(qiáng)為1.0×10⁵Pa時(shí)，要使鍋爐內(nèi)水的溫度達(dá)到115℃時(shí)沸騰，應(yīng)將G掛在離O點(diǎn)多遠(yuǎn)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(dāng)水溫為120℃時(shí)，由圖像可知，此時(shí)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(shí)，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