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变质量问题
1.高血压是最常见的心血管疾病之一,也是导致脑卒中、冠心病、心力衰竭等疾病的重要危险因素。某人某次用如图所示的水银血压计测量血压时,先向袖带内充入气体,充气后袖带内的气体体积为、压强为,然后缓慢放气,当袖带内气体体积变为时,气体的压强刚好与大气压强相等。设大气压强为,放气过程中温度保持不变。
(1)简要说明缓慢放气过程中袖带内气体是吸热还是放热;
(2)求袖带内剩余气体的质量与放出气体的质量之比。
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【答案】 (1)吸热;(2)
【解析】(1)根据题意可知,缓慢放气过程,气体体积变大对外做功,而缓慢放气过程中,气体内能不变,根据热力学第一定律,则气体应吸热。
(2)根据题意,设放出压强为的气体体积为,以原袖带内气体为研究对象,初态气体压强
末态气体压强
由玻意耳定律有
解得
袖带内剩余气体的质量与放出气体的质量之比为
2.2021年11月8日,王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱,成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服有一定伸缩性,能封闭一定的气体,提供人体生存的气压。王亚平先在节点舱(出舱前的气闸舱)穿上舱外航天服,航天服内密闭气体的体积约为V1=2L,压强p1=5.0×104Pa,温度t1=27℃。她穿好航天服后,需要把节点舱的气压不断降低,以便打开舱门。
(1)若节点舱气压降低到能打开舱门时,航天服内气体体积膨胀到V2=2.5L,温度变为t2=-3℃,求此时航天服内气体压强p2;
(2)为便于舱外活动,宇航员出舱前将一部分气体缓慢放出,使航天服内气压降到p3=3.0×104Pa。假设释放气体过程中温度不变,航天服内气体体积变为V3=2L,求航天服需要放出的气体与原来航天服内气体的质量比。
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【答案】 (1)0.36×105 Pa;(2)
【解析】(1)由题意可知,密闭航天服内气体初、末状态温度分别为、,根据理想气体状态方程有
解得
(2)设航天服需要放出的气体在压强为状态下的体积为,根据玻意耳定律有
解得
则放出的气体与原来气体的质量比为
3.现在流行居家健身,如图为某人在家利用健身球锻炼.健身球上无人时,球内气体的体积为100L、压强为1.6atm.球内气体可看成理想气体且温度保持不变.
①如图14所示,某人趴在健身球上静止时,球内体积变为80L,,求此时球内气体压强;
②人离开球后,气球恢复原状,若健身球有些漏气,球内气体压强变为1.4atm,求漏出气体质量与原气体质量比.
解:①对球内的气体由玻意耳定律可得
解得球内气体的压强
②设漏出了气体压强为1.4atm的气体体积为,
由玻意耳定律可得
则漏出气体质量与原气体质量比
4.如图所示,用打气筒给篮球打气,每次上提打气筒的活塞,篮球充气孔处的橡胶垫立即封闭充气孔,外界大气自由进入打气筒内;然后向下压打气筒的活塞,打气筒进气口立即封闭,当打气筒内的气压超过篮球内气压时,篮球充气孔打开,打气筒内气体被压入篮球内。设某个篮球用了一段时间后,其内部的气压为1.2p0,现用内横截面积为S的打气筒给篮球打气,每次拉出活塞的长度为h,再将活塞压下h长度时都能将吸入打气筒内的气体全部压入篮球内。已知外界大气气压为p0,设整个打气过程中气体温度保持不变,篮球内胆容积V=40hS且大小不变。
(ⅰ)试求第一次压下打气筒的活塞长 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 环境温度T=290K恒定,环境空气密度ρ=1.20kg/m3,压强为标准大气压P0=105pa,求:
(I)橡皮塞被弹出时瓶内气体的压强
(II)为了使橡皮塞被弹出,需要向气球内打入空气的质量
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(Ⅰ)对瓶塞
得
(Ⅱ)瓶内气体等温变化:
则橡皮塞被弹出时瓶内气体的体积为
对气球内气体:体积
压强
等温变化:
打入空气质量
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