Question

某登山運(yùn)動(dòng)員在一次攀登珠穆朗瑪峰的過程中，在接近山頂時(shí)他裸露在手腕上的密閉防水手表的表盤玻璃突然爆裂了，而手表沒有受到任何撞擊，該手表出廠時(shí)給出的參數(shù)為：27℃時(shí)表內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.0×10⁵Pa（常溫下的大氣壓強(qiáng)值），當(dāng)內(nèi)、外壓強(qiáng)差超過一定的臨界值時(shí)表盤玻璃將爆裂．爆裂時(shí)登山運(yùn)動(dòng)員攜帶的溫度計(jì)的讀數(shù)是-21℃，爆裂前表內(nèi)氣體體積的變化可忽略不計(jì)（氣體可視為理想氣體，結(jié)果保留二位有效數(shù)字）．
①爆裂前一瞬間，表內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為多大；
②若爆裂時(shí)外界大氣壓是2.4×10⁴Pa，請(qǐng)判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂還是向內(nèi)爆裂？

Answer 1

分析：根據(jù)查理定律求出溫度為-21℃時(shí)表內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，再根據(jù)表內(nèi)外的壓強(qiáng)大小關(guān)系判斷是向外爆裂還是向內(nèi)爆裂．

解答：解：①以表內(nèi)氣體為研究對(duì)象，
初狀態(tài)：p₁=1.0×10⁵Pa，T₁=273+27=300K，
末狀態(tài)：壓強(qiáng)為p₂，T₂=273-21=252K，
根據(jù)查理定律，有：

P1

T1

=

P2

T2

解得：p₂=8.4×10⁴Pa
②爆裂時(shí)外界大氣壓是2.4×10⁴Pa小于表內(nèi)氣體壓強(qiáng)8.4×10⁴Pa，
所以表盤玻璃是向外爆裂的．
答：①爆裂前一瞬間，表內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為8.4×10⁴P_a；
②若爆裂時(shí)外界大氣壓是2.4×10⁴Pa，表盤玻璃向外爆裂．

點(diǎn)評(píng)：此題難度不大，但是要注意用查理定律時(shí)要把溫度換算成熱力學(xué)溫度，記住并理解理想氣體狀態(tài)方程是解決理想氣體問題的關(guān)鍵．