Question

【题目】为适应太空环境，航天员都要穿航天服。航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积。若航天服内气体的温度不变，航天服视为封闭系统。

①求此时航天服内的气体压强，并从微观角度解释压强变化的原因。

②若开启航天服封闭系统向航天服内充气，使航天服内的气压变为0．9 atm，则需补充1 atm的等温气体多少升?

Answer 1

【答案】(1) P2＝0.5 atm 航天服内，温度不变，气体分子平均动能不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，单位时间撞击到单位面积上的分子数减少，故压强减小

(2) 1.6 L

【解析】（1）对航天服内气体，开始时压强为p1＝1atm，体积为V1＝2L，到达太空后压强为p2，气体体积为V2＝4L。

由玻意耳定律得：

p1V1＝p2V2

解得p2＝0.5 atm

航天服内，温度不变，气体分子平均动能不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，单位时间撞击到单位面积上的分子数减少，故压强减小

（2）设需补充1atm气体V′升后达到的压强为p3＝0.9 atm，取总气体为研究对象。

p1(V1＋V′)＝p3V2

解得V′＝1.6 L…

综上所述本题答案是：(1) P2＝0.5 atm 航天服内，温度不变，气体分子平均动能不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，单位时间撞击到单位面积上的分子数减少，故压强减小

(2) 1.6 L