Question

4．一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为v₀，开始时内部封闭气体的压强为p₀．经过太阳曝晒，气体温度由t₀=27℃升至t₁=127℃．

（1）求此时气体的压强．  
（2）保持t₁=127℃不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p₀．求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．

Answer 1

分析 （1）封闭气体温度升高发生等容变化，根据查理定律求解压强．
（2）可根据克拉伯龙方程求解剩余气体的质量与原来总质量的比值

解答 解：（1）设升温后气体的压强为P，由于气体做等容变化，根据查理定律得：$\frac{{P}_{0}}{{T}_{0}}=\frac{P}{{T}_{1}}$
又T₀=300K，T₁=400K
解得：p=$\frac{4}{3}$p0
（2）根据克拉伯龙方程$\frac{PV}{T}$=$\frac{m}{μ}R$，得集热器内气体的体积不变，则得剩余气体的质量与原来总质量的比值：$\frac{m}{{m}_{0}}$=3：4
答：（1）此时气体的压强为$\frac{4}{3}$p₀．
（2）集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为3：4

点评 本题隐含着集热器内气体体积不变这个条件，运用查理定律和克拉伯龙方程进行解题