Question

【題目】汽車行駛時輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會造成耗油量上升．已知某型號輪胎能在－40℃～90℃正常工作，為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時的最高胎壓不超過3．5atm，最低胎壓不低于1．6atm。設(shè)輪胎容積不變，氣體視為理想氣體，請計(jì)算和回答：

①在t＝20℃時給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適？

②為什么汽車在行駛過程中易爆胎，爆胎后胎內(nèi)氣體的內(nèi)能怎樣變化？說明理由。

Answer 1

【答案】①2．01atm～2．83atm ②見解析

【解析】

試題分析：①由于輪胎容積不變，輪胎內(nèi)氣體做等容變化。設(shè)在T0＝293K充氣后的最小胎壓為pmin，最大胎壓為pmax。依題意，

當(dāng)T1＝233K時胎壓為p1＝1．6atm。

根據(jù)查理定律有

即

解得pmin＝2．01atm

當(dāng)T2＝363K時胎壓為p2＝3．5atm。

根據(jù)查理定律有

即

解得pmax＝2．83atm，

所以胎壓在20℃時的合適范圍是2．01atm～2．83atm。

②汽車在行駛過程中，由于輪胎與路面的摩擦，致使胎內(nèi)氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大，易爆胎；爆胎后，胎內(nèi)氣體一方面由于溫度降低而放熱，另一方面氣體膨脹對外做功，根據(jù)熱力學(xué)定律知，其內(nèi)能減少。