【题目】某压力锅结构如图所示。盖好密封锅盖,将压力阀套在出气孔上,给压力锅加热,当锅内气体压强达到一定值时,气体就把压力阀顶起。假定在海平面上压力阀被顶起时,压力锅内的温度为T1,之后每隔t0顶起一次。
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(Ⅰ)若此时锅内气体的体积为V,摩尔体积为V0,阿伏加德罗常数为NA,写出锅内气体分子数的估算表达式。
(Ⅱ)假定在一次放气过程中,锅内气体对压力阀及外界做功W,并向外界释放了q的热量,在单位时间内锅体损耗能量为E,时间t内锅需要从外界吸收多少热量?
(Ⅲ)试分析在不同的海拔高度使用压力锅时,压力阀被顶起时锅内气体的温度TH跟海拔高度H的关系式?已知大气压强p随海拔高度H的变化满足P=p0(1-αH),其中常数α>0,压力阀的质量为m,出气孔的横截面积为S。
【答案】(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)![]()
【解析】(Ⅰ)锅内气体分子数![]()
(Ⅱ)每次放气损失能量
故时间t内锅需要从外界吸收
(Ⅲ)气体的压强为:
则的:
阀被顶起时锅内气体的温度: ![]()