Question

 (10分)一氣象探測氣球，在充有壓強為1.00 atm(即76.0 cm Hg)、溫度為27.0℃的氦氣時，體積為3.50 m³。在上升至海拔6.50 km高空的過程中，氣球內氦氣的壓強逐漸減小到此高度上的大氣壓36.0 cmHg，氣球內部因啟動一持續加熱裝置而維持其溫度不變。此后停止加熱，保持高度不變。已知在這一海拔高度氣溫為－48.0℃。求：

①氦氣在停止加熱前的體積；

②氦氣在停止加熱較長一段時間后的體積。

 

Answer 1

【答案】

（1）7.39 m³（2）5.54 m³

【解析】①(5分)在氣球上升至海拔6.50 km高空的過程中，

氣球內氦氣經歷一等溫過程。

根據玻意耳定律有p₁V₁＝p₂V₂

式中，p₁＝76.0 cmHg，V₁＝3.50 m³，p₂＝36.0 cmHg，

V₂ 是在此等溫過程末氦氣的體積。

由上式得         V₂＝7.39 m³。

②（5分）在停止加熱較長一段時間后，

氦氣的溫度逐漸從T₁＝300 K下降到與外界氣體溫度相同，

即T₂＝225 K。這是一等壓過程。

根據蓋－呂薩克定律有         

式中，V₃是在此等壓過程末氦氣的體積。

由上式得    V₃＝5.54 m³。