Question

【題目】熱等靜壓設備廣泛用于材料加工中。該設備工作時，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機壓入到一個預抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環境對放入爐腔中的材料加工處理，改部其性能。一臺熱等靜壓設備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為013 m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機將10瓶氬氣壓入到爐腔中。已知每瓶氬氣的容積為3.2×10-2 m3，使用前瓶中氣體壓強為1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強為2.0×106 Pa；室溫溫度為27 ℃。氬氣可視為理想氣體。

（1）求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強；

（2）將壓入氬氣后的爐腔加熱到1 227 ℃，求此時爐腔中氣體的壓強。

Answer 1

【答案】（1） （2）

【解析】

（1）設初始時每瓶氣體的體積為，壓強為；使用后氣瓶中剩余氣體的壓強為，假設體積為，壓強為的氣體壓強變為時，其體積膨脹為，由玻意耳定律得：

被壓入進爐腔的氣體在室溫和條件下的體積為：

設10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體的壓強為，體積為，由玻意耳定律得：

聯立方程并代入數據得：

（2）設加熱前爐腔的溫度為，加熱后爐腔的溫度為，氣體壓強為，由查理定律得：

聯立方程并代入數據得：