Question

某登山運動員在一次攀登珠穆朗瑪峰的過程中，在接近山頂時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，該手表出廠時給出的參數為：27℃時表內氣體壓強為1.0×10⁵Pa（常溫下的大氣壓強值），當內、外壓強差超過一定的臨界值時表盤玻璃將爆裂．爆裂時登山運動員攜帶的溫度計的讀數是-21℃，爆裂前表內氣體體積的變化可忽略不計（氣體可視為理想氣體，結果保留二位有效數字）．
①爆裂前一瞬間，表內氣體的壓強為多大；
②若爆裂時外界大氣壓是2.4×10⁴Pa，請判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂還是向內爆裂？

Answer 1

分析：根據查理定律求出溫度為-21℃時表內氣體的壓強，再根據表內外的壓強大小關系判斷是向外爆裂還是向內爆裂．

解答：解：①以表內氣體為研究對象，
初狀態：p₁=1.0×10⁵Pa，T₁=273+27=300K，
末狀態：壓強為p₂，T₂=273-21=252K，
根據查理定律，有：

P1

T1

=

P2

T2

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

點評：此題難度不大，但是要注意用查理定律時要把溫度換算成熱力學溫度，記住并理解理想氣體狀態方程是解決理想氣體問題的關鍵．