Question

【題目】手動便攜式洗車器因其節能環保的特點深受愛車人的喜愛．如圖為某種結構及原理簡圖．桶內水面上方用塞子密封了一定質量的理想氣體，已知氣體初態壓強與外界相等，均為p0 ， 體積為1L ， 為使水流從噴頭處霧化噴出，內外壓強差至少為0.5p0 ， 現用最大容積為0.1L的打氣筒向桶內打氣，忽略桶內水柱所產生的壓強及打氣過程中溫度的變化，求：
（1）至少需要打幾次才能使噴水刷噴出霧化水
（2）試從微觀上解釋內封氣體壓強的變化原因．

Answer 1

【答案】
（1）

設至少需要打幾次才能使噴水刷噴出霧化水．

已知：V1=1L+n.0.1L=（1+0.1n）L，p1=p0，

V2=1L，p2=1.5p0；

根據玻意耳定律p1V1=p2V2得：

p0（1+0.1n）L=p0×1.5L

解得：n=5（次）

至少需要打5次才能使噴水刷噴出霧化水

（2）

溫度不變，氣體分子平均動能不變，分子運動劇烈程度不變，但隨著氣體的打入，單位體積內分子個數越來越多，因此壓強不斷變大．

【解析】（1）設至少需要打幾次才能使噴水刷噴出霧化水．
已知：V1=1L+n.0.1L=（1+0.1n）L ， p1=p0 ，
V2=1L ， p2=1.5p0；
根據玻意耳定律p1V1=p2V2得：
p0（1+0.1n）L=p0×1.5L
解得：n=5（次）（2）溫度不變，氣體分子平均動能不變，分子運動劇烈程度不變，但隨著氣體的打入，單位體積內分子個數越來越多，因此壓強不斷變大．
答：（1）至少需要打5次才能使噴水刷噴出霧化水．（2）內封氣體壓強的變化原因是：溫度不變，氣體分子平均動能不變，分子運動劇烈程度不變，但隨著氣體的打入，單位體積內分子個數越來越多，壓強不斷變大．
【考點精析】本題主要考查了熱力學第一定律的相關知識點，需要掌握熱力學第一定律的表達式:W+Q=ΔU；符號法則:外界對物體做功，W取正值，物體對外界做功，W取負值;物體吸收熱量，Q取正值，物體放出熱量，Q取負值;物體內能增加，ΔU取正值，物體內能減少，ΔU取負值才能正確解答此題．