Question

某登山運(yùn)動(dòng)員在一次攀登珠穆朗瑪峰的過(guò)程中，在接近山頂時(shí)他裸露在手腕上的防水手表的表盤(pán)玻璃突然爆裂了，而手表沒(méi)有受到任何撞擊，該手表出廠時(shí)給出的參數(shù)為：27 cC時(shí)表內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.0×10⁵Pa（常溫下的大氣壓強(qiáng)值），當(dāng)內(nèi)、外壓強(qiáng)差超過(guò)6.0×l0⁴Pa時(shí)表盤(pán)玻璃將爆裂．當(dāng)時(shí)登山運(yùn)動(dòng)員攜帶的溫度計(jì)的讀數(shù)是-21℃，表內(nèi)氣體體積的變化可忽略不計(jì)．

 (1)通過(guò)計(jì)算判斷手表的表盤(pán)玻璃是向外爆裂還是向內(nèi)爆裂？

 (2)當(dāng)時(shí)外界的大氣壓強(qiáng)為多少？

Answer 1

解：(1)取表內(nèi)封閉氣體為研究對(duì)象，初狀態(tài)的壓強(qiáng)為p₁＝1.0×10⁵ Pa，溫度為T₁＝(273＋27)K＝300K

其末狀態(tài)的壓強(qiáng)為p₂，溫度為T₂＝(273－21)K＝252K

根據(jù)查理定律，有   ……………………………………………2分

解得：p₂＝8.4×10⁴ Pa   ……………………………………………1分

如果手表的表盤(pán)玻璃是向內(nèi)爆裂的，則外界的大氣壓強(qiáng)為

p₀＝p₂＋Δp＝8.4×10⁴ Pa＋6.0×10⁴ Pa＝1.44×10⁵ Pa   ……………2分

大于山腳下的大氣壓強(qiáng)(即常溫下的大氣壓強(qiáng))，這顯然是不可能的，所以可判斷手表的表盤(pán)玻璃是向外爆裂的。   ……………………………………………1分

(2)當(dāng)時(shí)外界的大氣壓強(qiáng)為

p₀′＝p₂－Δp    ……………………………………………1分

＝8.4×10⁴ Pa－6.0×10⁴ Pa＝2.4×10⁴ Pa   ……………………………………………2分