Определите максимальное давление под крышкой скороварки, если диаметр отверстия предохранительного клапана...

Чтобы определить максимальное давление под крышкой скороварки, необходимо рассмотреть силы, действующие на предохранительный клапан. Клапан откроется, когда сила давления пара внутри скороварки превысит силу, создаваемую весом грузика.

1. Рассчитайте силу, создаваемую весом грузика (F_g):

   [ F_g = m \cdot g ]

   где:

   • ( m = 60 \, \text{г} = 0.06 \, \text{кг} ) — масса грузика,
   • ( g = 9.81 \, \text{м/с}^2 ) — ускорение свободного падения.

   [ F_g = 0.06 \, \text{кг} \times 9.81 \, \text{м/с}^2 = 0.5886 \, \text{Н} ]

2. Рассчитайте площадь отверстия клапана (A):

   Площадь отверстия можно найти по формуле площади круга:

   [ A = \pi \cdot \left(\frac{d}{2}\right)^2 ]

   где:

   • ( d = 5 \, \text{мм} = 0.005 \, \text{м} ).

   [ A = \pi \cdot \left(\frac{0.005}{2}\right)^2 = \pi \cdot (0.0025)^2 = \pi \cdot 6.25 \times 10^{-6} \approx 1.9635 \times 10^{-5} \, \text{м}^2 ]

3. Рассчитайте избыточное давление (P_excess), необходимое для открытия клапана:

   Избыточное давление — это разница между давлением пара внутри скороварки и атмосферным давлением, которое необходимо для поднятия грузика:

   [ P_{\text{excess}} = \frac{F_g}{A} ]

   [ P_{\text{excess}} = \frac{0.5886 \, \text{Н}}{1.9635 \times 10^{-5} \, \text{м}^2} \approx 29973.18 \, \text{Па} ]

4. Рассчитайте максимальное давление (P_max) под крышкой скороварки:

   Максимальное давление — это сумма атмосферного давления и избыточного давления:

   [ P_{\text{max}} = Pa + P{\text{excess}} ]

   где:

   • ( P_a = 101000 \, \text{Па} ).

   [ P_{\text{max}} = 101000 \, \text{Па} + 29973.18 \, \text{Па} = 130973.18 \, \text{Па} ]

Таким образом, максимальное давление под крышкой скороварки составляет приблизительно ( 130973.18 \, \text{Па} ).

Для определения максимального давления под крышкой скороварки, необходимо использовать уравнение равновесия сил.

Сила, с которой грузик давит на клапан, равна его весу: F = m * g, где m - масса грузика, g - ускорение свободного падения (принимается равным 9,8 м/с^2).

Давление, создаваемое грузиком на площадь отверстия клапана, можно выразить как: P = F / S, где S - площадь отверстия клапана, равная pi * (d/2)^2.

Таким образом, максимальное давление под крышкой скороварки будет равно: Pmax = (m g) / (pi (d/2)^2) + Pa.

Подставляя известные значения и преобразуя их в СИ: m = 60 г = 0,06 кг, d = 5 мм = 0,005 м, Pa = 101000 Па, g = 9,8 м/с^2, получаем: Pmax = (0,06 9,8) / (pi (0,005/2)^2) + 101000 = (0,588) / (0,0000196) + 101000 ≈ 299490 Па.

Итак, максимальное давление под крышкой скороварки составляет около 299490 Па.