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高壓鍋是我們每個人廚房必備的工具,他能夠幫我們烹飪出非常美味的食物,那你們知道 ,高壓鍋烹飪的原理是什麼嗎?讓我們來以這個高壓鍋被堵的案例一起來研究一下吧!

高壓鍋工作原理是採用無沸煮食,利用水的沸點受氣壓影響這個物理特性,通常在1個大氣壓狀態下燒開水,水會在90-105℃左右沸騰,而壓力鍋內氣壓一般是1.5個大氣壓,水的沸點一般在110-130℃左右。這樣高壓鍋內部就會形成高溫、高壓的環境,飯很快做熟了。不過高壓鍋是有限制的,超出這個標準容易爆炸。

一、高壓鍋是用什麼材質製成的呢?

它是由鍋身、鍋蓋、易熔片、放氣孔、安全閥和密封膠圈、以高壓鍋及其他新形式的放氣通道組成。 易熔片的安裝是為了防止安全閥出現故障而起備用保險作用的,它是用熔點較低的鋁合金材料製成的。一旦安全閥失效,鍋內壓強過大,溫度也隨之升高,當溫度達到易熔片熔點時,再繼續加熱易溶片開始溶化,鍋內氣體便從易熔片噴出,使鍋內壓強減小,從而防止爆炸事故的發生。

二、高壓鍋為什麼可以把食物煮熟呢?

在標準大氣壓下,水的沸點是100℃。用普通鍋煮食物,鍋內的溫度不會高於100℃;加大火力或持續加熱的結果,只能導致水從液態變為氣態,即發生蒸發,水本身的溫度不會超過100℃,這是因為處於100℃的水分子具有足夠的能量衝破空氣分子的阻擋而成為水蒸氣。 但是,如果升高周圍空氣的壓強,那麼水分子要具備更大的能量才能衝破空氣分子的“把守”,溜到空氣中去變成水蒸氣;水分子的能量完全取決於水本身的溫度,溫度越高,水分子能量也越高,因此,要使鍋內的水在更高的沸點下沸騰並將食物煮熟。

那麼我已經知道上面的基本原理,我們再來研究一下,高壓鍋在堵塞氣孔會發什麼樣的物理原理吧!

一.高壓鍋堵塞后里面的氣體是如何變化的

如圖5所示,假設氣孔1和氣孔2被異物堵死,鍋內本身的質量為M,總容量為h,鍋壁材質的抗壓強度為205MP,鍋下面紅色的線條為火,表示正在加熱,藍色為水,綠色為碗,裝載的適量的米飯和水,火開始加熱一段時間後,綠色的碗裡面的水,開始達到100°C開始沸騰,此時綠色的碗開始存在水蒸氣我們設為q2,正常情況水蒸氣會從氣孔1和2出去但是現在,因為氣孔被異物堵死,氣體只能夠在鍋的內壁不斷重複迴圈,由於溫度的升高才能導致其他在鍋內不斷翻滾沸騰,相當於熱能給水蒸氣開始做功(請問此時的水蒸氣在鍋內做什麼運動?a.圓周運動b.不規則運動)

於是現在產生以下幾個結論:

1.因為由於加熱的原因,熱能使得鍋內的水蒸氣不斷在做功,此時的做功情況為W熱=W氣,隨著時間的增加,W氣>W熱,根據能量守恆定律,所以W氣+W熱=Q總,所以氣體可以透過熱能在封閉的環境裡可以儲存強大的能量。

2.我們都知道任何物質都有一個自己的極限值,我們把這種的能力叫做屈服強度,我們知道高壓鍋目前的304不鏽鋼的應力為205MP,鍋子是一個圓柱,設圓柱的長度為r,那麼有公式w=Fx,得F=r/w氣+w熱,從而我們也就知道了高壓鍋的應力的值δ,所以肯定的Q總<σS內壁,所以高壓鍋的內壁承受不了高壓鍋內熱能和氣能所產生總能量,所以爆炸也就產生了。

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