Question

【題目】2012年6月16日16時21分“神舟九號”飛船載著三名宇航員飛向太空。為適應太空環境，去太空旅行的航天員都要穿航天服。航天服有一套生命保障系統，為航天員提供合適的溫度、氧氣和氣壓，讓航天員在太空中如同在地面上一樣。假如在地面上航天服內氣壓為1atm，氣體體積為2L，到達太空后由于外部氣壓低，航天服急劇膨脹，內部氣體體積變為4L，使航天服達到最大體積。若航天服內氣體的溫度不變，將航天服視為封閉系統。

(1)求此時航天服內的氣體壓強，并從微觀角度解釋壓強變化的原因；

(2)若開啟航天服保障系統向航天服內充氣，使航天服內的氣壓恢復到0.9atm，則需補充1atm的等溫氣體多少升？

Answer 1

【答案】（1）p2＝0.5atm；航天服內氣體的溫度不變，則氣體分子平均動能不變，體積膨脹，單位體積內的分子數減少，單位時間內撞擊到航天服單位面積上的分子數減少，故壓強減小（2）V′＝1.6L

【解析】

(1)航天服內的氣體，開始時壓強為p1＝1atm，體積為V1＝2L，到達太空后壓強為p2，氣體體積為V2＝4L。由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得p2＝0.5atm

航天服內氣體的溫度不變，則氣體分子平均動能不變，體積膨脹，單位體積內的分子數減少，單位時間內撞擊到航天服單位面積上的分子數減少，故壓強減小。

(2)設需補充1atm的氣體體積為V′，取總氣體為研究對象，則有p1(V1＋V′)＝p3V2，解得V′＝1.6L。