Để đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng, nồi áp suất có van an toàn, cấu tạo gồm một lỗ tròn có diện tích
27/28
Để đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng, nồi áp suất có van an toàn, cấu tạo gồm một lỗ tròn có diện tích \(1{\rm{\;c}}{{\rm{m}}^2}\) luôn được áp chặt bởi một lò xo có độ cứng \({10^3}{\rm{\;N/m}}\) và luôn bị nén 1 cm. Ban đầu khí trong nồi áp suất khí quyển là \({10^5}{\rm{\;N/}}{{\rm{m}}^2}\) và nhiệt độ \({20^ \circ }{\rm{C}}\). Xem như khí không thoát ra ngoài ở các vị trí khác. Van an toàn bắt đầu mở ra khi khí trong nồi có nhiệt độ nhỏ nhất là bao nhiêu\({\;^ \circ }{\rm{C}}\) (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?
Phương pháp:
Sử dụng công thức tính áp suất: \(p = \frac{F}{S}\)
Vận dụng công thức tính lực đàn hồi: \(F = k{\rm{\Delta }}l\)
Quá trình trên là quá trình đẳng tích nên áp dụng biểu thức tương ứng: \(\frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} = \frac{{{p_1}}}{{{T_1}}}\)
Cách giải:
Áp suất do lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên van là:
\({p_v} = \frac{F}{S} = \frac{{k\left| x \right|}}{S} = \frac{{1000.0,01}}{{{{1.10}^{ - 4}}}} = 10000\left( {{\rm{N}}/{{\rm{m}}^2}} \right)\)
Áp suất mới cần để van mở ra khi đun nóng:
\({p_2} = {p_0} + {p_v} = 10000 + 10000 = 20000\left( {{\rm{N}}/{{\rm{m}}^2}} \right)\)
Quá trình trên thể tích không đổi nên ta có:
\(\frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} = \frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} \Rightarrow \frac{{20000}}{{{T_2}}} = \frac{{10000}}{{20 + 273}}\)
\( \Rightarrow {T_2} = \frac{{20000}}{{10000}}.\left( {20 + 273} \right) = 586{\rm{\;K}}\)
\( \Rightarrow {t_2} = 586 - 273 = {313^ \circ }{\rm{C}}\)
Đáp số: 313