為適應太空環境,去太空旅行的航天員都要穿上航天服,航天服有一套生命保障系統,為航天員提供合適的溫度、氧氣和氣壓...
問題詳情:
為適應太空環境,去太空旅行的航天員都要穿上航天服,航天服有一套生命保障系統,為航天員提供合適的溫度、氧氣和氣壓,讓航天員在太空中如同在地面上一樣.假如在地面上航天服內氣壓為1atm,氣體體積為2L,到達太空後由於外部氣壓低,航天服急劇膨脹,內部氣體體積變為4L,使航天服達到最大體積,假設航天服內氣體的溫度不變,將航天服視為封閉系統.
(1)求此時航天服內氣體的壓強,並從微觀角度解釋壓強變化的原因.
(2)若開啟航天服封閉系統向航天服內充氣,使航天服內的氣壓緩慢恢復到0.9atm,則需補充1atm的等溫氣體多少升?
【回答】
解:(1)氣體的狀態參量:p1=1atm,V1=2L,V2=4L,
氣體發生等溫變化,由玻意耳定律得:p1V1=p2V2,
即:1×2=p2×4,解得:p2=0.5atm;
由於氣體的壓強與分子密度和分子平均動能有關,在氣體體積變大的過程中,該氣體的分子密度變小,而溫度不變,即分子的平均動能不變,故該氣體的壓強減小.
(2)設需要1atm的等溫氣體V升,以該氣體和航天服原有氣體為研究物件,
p3=0.9atm,V3=4L,由玻意耳定律得:p1V1+p1V=p3V3,
即:1×2+1×V=0.9×4,解得:V=1.6L;
答:(1)航天服內氣體的壓強為0.5atm;由於氣體的壓強與分子密度和分子平均動能有關,在氣體體積變大的過程中,該氣體的分子密度變小,而溫度不變,即分子的平均動能不變,故該氣體的壓強減小.
(2)需補充1atm的等溫氣體1.6L.
知識點:專題九 熱學部分
題型:計算題
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