Question

煤气泄漏到不通风的厨房是很危险的．当泄漏的煤气与厨房的空气混合，使得混合后厨房内气体的压强达到1.05 atm(设厨房原来的空气压强为1.00 atm)，如果此时遇到火星就会发生爆炸．设某居民家厨房的长高宽为4 m×2 m×3 m，且门窗封闭．煤气管道内的压强为4.00 atm，且在发生煤气泄漏时管内压强保持不变．

(1)管道内多少升煤气泄漏到该居民的厨房，遇到火星就会发生爆炸？

(2)设煤气泄漏使得厨房内的气体压强恰好达到1.05 atm时遇到了火星并发生了爆炸．爆炸时厨房的温度由常温迅速上升至2000℃，估算此时产生的气体压强是标准大气压的多少倍？

(3)从能量的角度分析爆炸前后能量转化或转移的情况．

Answer 1

答案：
解析：

(1)管道内多少升煤气泄漏到该居民的厨房，遇到火星就会发生爆炸？ 　　居民厨房的体积为V2＝24m3＝24000 L　① 　　设有V1升煤气泄漏出来，将其作为研究对象，它经历等温过程，泄漏前后的气压为P1和P2．由P1V1＝P2V2　② 　　达到发生爆炸的气压条件是：P2＝0.05atm　③ 　　所以V1＝P2V2/P1　④代入数值，得V1＝0.05×24000/4.00＝300L　⑤ 　　(2)设爆炸时厨房的温度由常温迅速上升至2000℃，估算此时产生的气体压强是标准大气压的多少倍？ 　　爆炸瞬间气体来不及外泄，经历的是一个等容过程． 　　爆炸前的温度和压强力：T1＝(27＋273)K＝300K　⑥ 　　P1＝1.05atm　⑦ 　　爆炸后的温度和压强为：T2＝(200＋273)K＝2273K　⑧ 　　由等容过程　P1/T1＝P2/T2　⑨ 　　得P2＝(T2/T1)P1　⑩ 　　代入数值，得P2＝(2273/300)×1.05atm＝7.96atm≈8 atm 　　(3)从能量的角度分析爆炸前后能量转化或转移的情况． 　　爆炸时，煤气将其化学能转化为气体的内能，爆炸后的气体将其内能通过发光、推动周围的空气膨胀产生声波、作用于墙壁等方式转移．