Question

【題目】汽車行駛時(shí)輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會(huì)造成耗油量上升．已知某型號(hào)輪胎能在﹣40℃～90℃正常工作，為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時(shí)的最高胎壓不超過(guò)3.5atm ， 最低胎壓不低于1.6atm ． 設(shè)輪胎容積不變，氣體視為理想氣體，請(qǐng)計(jì)算和回答：
（1）在t=20℃時(shí)給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適？
（2）為什么汽車在行駛過(guò)程中易爆胎，爆胎后胎內(nèi)氣體的內(nèi)能怎樣變化？說(shuō)明理由．

Answer 1

【答案】
（1）

由于輪胎容積不變，輪胎內(nèi)氣體做等容變化．設(shè)在T0=293 K充氣后的最小胎壓為pmin，最大胎壓為pmax．依題意，

當(dāng)T1=233 K時(shí)胎壓為p1=1.6 atm．根據(jù)查理定律有

即

解得pmin=2.01 atm

當(dāng)T2=363 K時(shí)胎壓為p2=3.5 atm．根據(jù)查理定律有

即 ，解得pmax=2.83 atm．

所以胎壓在20℃時(shí)的合適范圍是2.01 atm～2.83 atm

（2）

汽車在行駛過(guò)程中，由于輪胎與路面的摩擦，致使胎內(nèi)氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大，易爆胎；爆胎后，胎內(nèi)氣體一方面由于溫度降低而放熱，另一方面氣體膨脹對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)定律知，其內(nèi)能減少．

【解析】根據(jù)題意，該變化為等容變化，在t=20℃時(shí)給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在﹣40℃不低于1.6atm ， 在90℃不超過(guò)3.5atm ． 根據(jù)查理定律 = 進(jìn)行求解．
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的物體的內(nèi)能，需要了解物體里所有的分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能；任何物體都有內(nèi)能，物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)才能得出正確答案．