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漫话高压锅 武际可 黄克服 北京大学力学与工程科学系 据考证，早年有一个英国人叫约翰·艾文莱在 1682 年 4 月 12 日的日记里，记到他吃过 一顿美味，那是丹尼斯·贝平先生用一种特殊的炊具烹调的，连骨头都煮酥了。他所说的特 殊的炊具，大约就是现在人们常用的高压锅，由于这种锅煮沸时锅内的压力较高，也被称为 压力锅。不过，那个时代的高压锅做得不怎么安全，时常发生爆炸，因而尽管三百年前就有 了，但人们实在犯不着冒着生命危险去品尝由它制作的美味，也就一直推广不开来了。 为了设计和制造安全的高压锅，归根结底需要对沸腾这一物理现象进行研究和了解。人 类自从发明了陶釜（用陶器造的锅）和铜鼎（用铜造的锅）之后，沸腾这一现象几乎天天遇 到，人们熟视了几千年，但是对这一现象的深入了解，还只是近二百年的事。 起先，人们对温度和热量的概念是分不清的，只是模糊地认识冷了、热了，没有一个定 量的概念，直到 1742 年才有了摄氏温度这样的温标。到了 1760 年，英国化学家布莱克开始 注意到水在沸腾时，尽管继续加热，水的温度却保持不变，一直要等到水全部蒸发干了以后， 锅里的温度才会继续升高，水在沸腾时的温度便称为水的沸点。不断外加的热量使得处于沸 点的水变为同一温度的蒸汽，这种是液体变为同一温度的气体的附加的热量就称为汽化潜 热。同样，冰化为水时也需要吸收热量。这种对潜热的认识才使人们真正区分了温度与热量 这两个概念。 大约 1740 年左右，瑞士的气象学家德吕克对沸腾现象产生了兴趣。他在一篇文章中专 门论述了水的沸点随海拔高度的变化而改变的现象。之后，从 1765 年到 1770 年他同他的兄 弟二人花了五年时间在日内瓦附近的原始山地进行了不同海拔高度处水的沸点的测试，发现 由于不同海拔高度处大气的气压不同，因而水的沸点与大气压有着密切的关系。最后的结论 是水的沸点随着气压的升高而增高。经过后人进一步的精密测量，我们有如下一张大气压与 水的沸点关系的表格： 水的沸点（℃） 20 40 60 80 90 100 110 120 气压（pa ） 2,338.1 7,381.2 19,934. 47,377. 70,121. 101,325. 143,250. 198,490. 通常在海平面上的大气压为 101,325pa，这时水的沸点是 100℃；当海拔升高时，大气 压随之降低，如在海拔 3,000 米处，大气压只有 70,000pa 左右，这时水的沸点大约是 90℃， 这也就是说，在海拔 3,000 米的高原上锅里的水温最高达到 90℃。我国青藏高原上平均海 拔在 4,000 米以上，因而水的沸点低于 90℃，这就是为什么在高原上煮饭不容易煮熟的道 理。以前，在没有高压锅的时候，你如果到青藏高原上藏民家里去做客，招待你最好的食物 是烤牛肉、烤羊肉，而不是蒸、煮的食物。西北地区的特色食品中，大多是烤炙的，如烤全 羊、烤羊肉串等等，大概就是当地气压较低而不容易煮熟的原因吧。 根据上面的讨论，为了把水的沸点提高，就要将水的环境气压提高。人们虽然没有办法 将大气压力加大，但总可以将锅密闭起来，用加大锅内的局部压力的办法来提高水的环境气 压。前面提到的 17 世纪英国人丹尼斯·贝平发明的特殊炊具大约就是利用这一原理来实现 的。 如果只是简单地将水密闭起来加 排 热，水蒸汽产生后，内部气压增加，压 汽 重块 力达到一定的大小后密闭容器就会爆 阀 示 炸。因而高压锅的设计中一个关键问题 意 是如何设计一个阀门来控制密闭容器内 图 锅盖 部的压力，使得压力达到一定值时阀门 能自动放汽。这样，密闭容器内部的压 S