Question

一气象探测气球，在充有压强为1.00atm（即76.0cmHg）、温度为27.0℃的氦气时，体积为3.50m³．在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36.0cmHg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已知在这一海拔高度气温为-48.0℃．求：
（1）氦气在停止加热前的体积；
（2）氦气在停止加热较长一段时间后的体积．

Answer 1

分析：（1）该上升过程为等温变化，因此根据等温变化的气体状态方程可直接求解．
（2）停止加热后高度不变，因此为等压变化，注意经过较长一段时间后，温度与环境温度相等为-48.0℃，故根据等压变化可直接求解．

解答：解（1）在气球上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程．根据玻意耳-马略特定律有：
p₁V₁=p₂V₂
将p₁=76.0cmHg，V1=3.50m3，p₂=36.0cmHg带入得：
V2=7.39m3．   
故氦气在停止加热前的体积为V2=7.39m3．   
（2）在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T₁=300K下降到与外界气体温度相同，即T₂=225K，这是一等压过程，根据盖-吕萨克定律有：

V2

T1

=

V3

T2

将数据带入得：V3=5.54m3．
故氦气在停止加热较长一段时间后的体积为：V3=5.54m3．

点评：解答这类问题时正确选择状态，弄清变化类型，正确分析状态参量的变化，然后列方程求解．