Question

1．氣象員用釋放氫氣球的方法測量高空的氣溫，氣象員可以用儀器跟蹤測定氣球所處的高度．某次測量如下：在地面釋放一體積為8升的氫氣球，此氣球當(dāng)體積膨脹到8.4升時即破裂，經(jīng)觀察知，此氣球升高到1600m時破裂．已知地面附近大氣的溫度為27℃，常溫下當(dāng)?shù)卮髿鈮弘S高度的變化如圖所示（氣球內(nèi)氣體的壓強近似等于外界大氣壓）．求：
（1）氣球升空的過程中球內(nèi)氣體對外做功還是外界對它做功？
（2）高度為1600m處大氣的攝氏溫度．

Answer 1

分析 （1）氣球體積增大，氣體對外界做功；
（2）以氣球內(nèi)氣體為研究對象，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程列式求解．

解答 解：（1）氣球體積增大，球內(nèi)氣體對外做功
（2）由圖得：在地面球內(nèi)壓強：p₁=76cmHg       
1600m處球內(nèi)氣體壓強：p₂=70cmHg 
由氣態(tài)方程得：$\frac{{P}_{1}{V}_{1}}{{T}_{1}}=\frac{{P}_{2}{V}_{2}}{{T}_{2}}$
帶入數(shù)據(jù)解得：T₂=$\frac{{P}_{2}{V}_{2}}{{P}_{1}{V}_{1}}{T}_{1}=\frac{70×8.4}{76×8}×300K=290K$
t₂=290-273℃=17℃
答：（1）氣球升空的過程中球內(nèi)氣體對外做功；
（2）高度為1600m處大氣的攝氏溫度為17℃．

點評 本題考察理想氣體狀態(tài)狀態(tài)方程，關(guān)鍵從圖象中讀出初末狀態(tài)的壓強，然后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程$\frac{PV}{T}=C$列式求解即可．判斷做功看體積變化即可．