人教版高二物理气体压强部分的内容包括:
1. 理想气体的压强和体积;
2. 气体温度的变化;
3. 理想气体的内能;
4. 气体实验定律和气体压强的微观解释。
以上是部分内容,完整的教材建议您查阅新版人教版高二物理教材。
题目:高压锅内气体压强
假设一个高压锅的直径为20cm,深度为30cm,限压阀的质量为100g。已知当时的大气压为1标准大气压,求:
高压锅内的最大压强是多少?
解:
根据题意,高压锅内的气体受到向下的压力为大气压力和限压阀的重力之和。设高压锅内的气体压强为p,则有:
F = pS = pπr²
其中,F为压力,p为压强,S为限压阀的面积,r为限压阀的半径(此处假设限压阀为圆柱形)。
已知大气压为1标准大气压,即1atm。限压阀的质量为100g,即0.1kg。根据重力加速度公式,其重力为:
G = mg = 0.1kg x 9.8m/s²
将上述数据带入公式中,可得:
p = (F - G) / S = (pπr² - mg) / S
其中,限压阀的面积为限压阀底面的面积,通常可以近似认为其为圆柱底面积。根据圆柱的面积公式,可得到:
S = πr² = π(d/2)²
其中,d为高压锅的直径。将上述数据带入公式中,可得:
p = (pπ(d/2)² - 0.1kg x 9.8m/s²) / π(d/2)²
为了简化计算,我们假设高压锅内的气体是理想气体,即其体积不变。同时,由于限压阀的质量较小,可以忽略其重力对气体压强的影响。因此,我们可以得到:
pmax = (2p大气 - 0.1kg x g) / πd²
其中,pmax为高压锅内的最大压强,g为重力加速度。将已知数据带入公式中,可得:
pmax = (2 x 1 x 10¹³Pa - 0.1 x 9.8 m/s²) / (π x (20cm/2)²) = 2.3 x 10¹³Pa
所以,高压锅内的最大压强为2.3 x 10¹³Pa。
总结:在已知高压锅的尺寸和限压阀的质量的情况下,可以根据上述公式求得高压锅内的最大压强。当高压锅内的气体超过这个最大压强时,限压阀会被顶起,从而保护高压锅内的食物不被破坏。