Question

太空中的宇航員都穿著一套與外界絕熱的航天服，它能為宇航員提供合適的生存環(huán)境。假如在地面上航天服內(nèi)氣壓為l atm，氣體的體積為2L，溫度為T(mén)₀，到達(dá)太空后由于外部氣壓低，航天服急劇膨脹，內(nèi)部氣體體積達(dá)到最大為4L。

    ①試分析：宇航員由地面到太空的過(guò)程中，如果不采取任何措施，航天服內(nèi)氣體內(nèi)能變化情況如何？為使航天服內(nèi)氣體保持恒溫，應(yīng)給內(nèi)部氣體制冷還是加熱？

    ②為使航天服在最大體積時(shí)內(nèi)部氣壓達(dá)到0.9 atm，溫度為T(mén)₀，可以通過(guò)補(bǔ)充氣體實(shí)現(xiàn)，則需向其內(nèi)部補(bǔ)充溫度為T(mén)o、壓強(qiáng)為l atm的氣體多少升？

Answer 1

①航天服內(nèi)氣體因膨脹對(duì)外做功，W<0；而航天服絕熱Q=0，由熱力學(xué)第

一定律⊿U=W+Q知，⊿U <0，氣體內(nèi)能減小。             （2分）

         氣體內(nèi)能減小，則其溫度降低，為保持恒溫,需給其加熱。    （2分）

②設(shè)需補(bǔ)充p₁=1 atm的氣體⊿V后，壓強(qiáng)達(dá)到p₂=0．9 atm，此時(shí)體積V₂=4 L，

取總氣體為研究對(duì)象，由玻意耳定律得

p₁ （V₁+⊿V ）= p₂ V₂                                 （3分）

代入數(shù)據(jù)解得⊿V=1．6 L                                 （2分）