Question

煤氣泄漏到不通風的廚房是很危險的．當泄漏的煤氣與廚房的空氣混合，使得混合后廚房內氣體的壓強達到1.05 atm(設廚房原來的空氣壓強為1.00 atm)，如果此時遇到火星就會發生爆炸．設某居民家廚房的長高寬為4 m×2 m×3 m，且門窗封閉．煤氣管道內的壓強為4.00 atm，且在發生煤氣泄漏時管內壓強保持不變．

(1)管道內多少升煤氣泄漏到該居民的廚房，遇到火星就會發生爆炸？

(2)設煤氣泄漏使得廚房內的氣體壓強恰好達到1.05 atm時遇到了火星并發生了爆炸．爆炸時廚房的溫度由常溫迅速上升至2000℃，估算此時產生的氣體壓強是標準大氣壓的多少倍？

(3)從能量的角度分析爆炸前后能量轉化或轉移的情況．

Answer 1

答案：
解析：

(1)管道內多少升煤氣泄漏到該居民的廚房，遇到火星就會發生爆炸？ 　　居民廚房的體積為V2＝24m3＝24000 L　① 　　設有V1升煤氣泄漏出來，將其作為研究對象，它經歷等溫過程，泄漏前后的氣壓為P1和P2．由P1V1＝P2V2　② 　　達到發生爆炸的氣壓條件是：P2＝0.05atm　③ 　　所以V1＝P2V2/P1　④代入數值，得V1＝0.05×24000/4.00＝300L　⑤ 　　(2)設爆炸時廚房的溫度由常溫迅速上升至2000℃，估算此時產生的氣體壓強是標準大氣壓的多少倍？ 　　爆炸瞬間氣體來不及外泄，經歷的是一個等容過程． 　　爆炸前的溫度和壓強力：T1＝(27＋273)K＝300K　⑥ 　　P1＝1.05atm　⑦ 　　爆炸后的溫度和壓強為：T2＝(200＋273)K＝2273K　⑧ 　　由等容過程　P1/T1＝P2/T2　⑨ 　　得P2＝(T2/T1)P1　⑩ 　　代入數值，得P2＝(2273/300)×1.05atm＝7.96atm≈8 atm 　　(3)從能量的角度分析爆炸前后能量轉化或轉移的情況． 　　爆炸時，煤氣將其化學能轉化為氣體的內能，爆炸后的氣體將其內能通過發光、推動周圍的空氣膨脹產生聲波、作用于墻壁等方式轉移．