Question

【題目】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，到達太空后由于外部氣壓低，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，并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？

Answer 1

【答案】(1)0.5atm 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)1.6L

【解析】(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，

解得：p2＝0.5atm；

由于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，以該氣體和航天服原有氣體為研究對象，

p3＝0.9atm，V3＝4L，由玻意耳定律得：p1V1＋p1V＝p3V3，

解得：V＝1.6L.