题目

水的沸点与水面上方气体的压强有关,气体的压强越大水的沸点越高.
下表给出了水面上方气体压强与沸点的对应关系,技术员小陈利用这一关系,设计了如图1所示的锅炉水温控制装置,图中OC为一可绕O点旋转的横杆（质量不计）,在横杆上的B点下方连接着阀门S,阀门的底面积为3cm2,OB长度为20cm,横杆上A点挂着重物G,OA长度为68cm,对水加热时,随着水温升高,水面上方气体压强最大,当压强增大到一定值时,阀门S被顶开,使锅炉内气体压强减小,水开始沸腾,当重物G挂在不同位置时,锅炉内水面上方气体压强可达到的最大值不同,从而控制锅炉内水的最高温度.
压强(×105帕)\x05 1．O\x05 1.4\x05 2．O\x05 2.7
沸点(℃)\x05 100\x05 110\x05 120\x05 130
(1)当锅炉内水的温度达到130℃沸腾时,锅炉内气体的压强是 帕.
(2)当大气压强为1．0×105帕时,将G挂在A位置,锅炉内水沸腾时的温度为130℃,则此时阀门底部受到的气体压力和上部受到的大气压力的差值是 ：
牛(计算时可认为阀门上、下底面积相等)
(3)当大气压强为1．O×105帕时,要使锅炉内水的温度达到120℃时沸腾,应将G挂在离D点多远处?

提问时间：2020-05-31

答案

（1）查表可知,锅内气压为P内=2.7×10ˆ5Pa．
（2）锅炉内外的压强差为：△P=P内-P外=2.7×10ˆ5Pa-1.0×10ˆ5Pa=1.7×10ˆ5Pa
阀门的面积：S=3cm²=3×10ˆ（-4）m²
∵P=F/S
∴压力差为：△F=△P×S=1.7×10ˆ5Pa×3×10ˆ（-4）m²=51N．
（3）
∵FB=△F=51N
FB×OB=G×OA
∴51N×20cm=G×68cm
∴G=15N；
锅炉内的水温度达到120℃时,锅内气压为P'内=2.0×10ˆ5Pa
∴△P'=P'内-P外=2.0×10ˆ5Pa-1.0×10ˆ5Pa=1.0×10ˆ5Pa
∴△F'=△P'×S=1.0×10ˆ5Pa×3×10ˆ(-4)m²=30N
∵F'B=△F'=30N
∴F'B×OB=G×OC
∴30N×20cm=15N×OC
∴OC=40cm
应将G挂在离O点40cm处．