Question

將一裝有壓縮空氣的金屬瓶的瓶塞突然打開，使壓縮空氣迅速跑出，當瓶內氣體壓強降至等于大氣壓p₀時，立即蓋緊瓶塞，過一段時間后，瓶內壓強將：（設瓶外環境溫度不變）

A．仍為p₀ 　　B．大于p₀     C．小于p₀ 　　D．無法確定

Answer 1

B

正確解析：拔開瓶塞，瓶內空氣急速膨脹跑出來，這是一個近似的絕熱膨脹過程，氣體對外做功。根據熱力學第一定律，氣體的內能一定減少，即溫度迅速降低。由于是在室溫下拔開瓶塞的，所以瓶內氣體的溫度一定低于室溫。當瓶內外氣體壓強相等后，塞上瓶塞，立刻又出現了一個新的熱力學過程，由于瓶內氣溫低于室溫，必將有熱量從外界傳向瓶內空氣，使瓶內空氣的溫度升高，瓶內空氣的壓強也就隨著溫度的升高而增大。所以，正確答案應為B。

錯解分析：錯解：由于是在內外氣壓相等的情況下塞上瓶塞的，所以過一段時間后，內外壓強應該仍然相等，所以答案應該選A。

上述解答中沒有從熱力學規律出發，不能把生活語言，如“突然”，“空氣迅速跑出”等詞語，“翻譯”成“物理語言”。上述表達的物理語言可表述為：壓縮氣體對外做功，與外界來不及進行熱交換，即所謂的絕熱過程。另外就是“過一段時間”，這是一個可能有熱交換的過程，因為瓶子是金屬的，金屬一般都是熱的良導體。上述錯誤正是因為沒有分析這兩個熱力學過程所致。