為適應太空環境，去太空旅行的航天員都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系統，為航天員提供合適的温度、氧氣和氣壓...

來源：國語幫 1.28W

問題詳情：

為適應太空環境，去太空旅行的航天員都要穿上航天服，航天服有一套生命保障系統，為航天員提供合適的温度、氧氣和氣壓，讓航天員在太空中如同在地面上一樣．假如在地面上航天服內氣壓為1atm，氣體體積為2L，到達太空後由於外部氣壓低，航天服急劇膨脹，內部氣體體積變為4L，使航天服達到最大體積，假設航天服內氣體的温度不變，將航天服視為封閉系統．

（1）求此時航天服內氣體的壓強，並從微觀角度解釋壓強變化的原因．

（2）若開啟航天服封閉系統向航天服內充氣，使航天服內的氣壓緩慢恢復到0.9atm，則需補充1atm的等温氣體多少升？

【回答】

解：（1）氣體的狀態參量：p1=1atm，V1=2L，V2=4L，

氣體發生等温變化，由玻意耳定律得：p1V1=p2V2，

即：1×2=p2×4，解得：p2=0.5atm；

由於氣體的壓強與分子密度和分子平均動能有關，在氣體體積變大的過程中，該氣體的分子密度變小，而温度不變，即分子的平均動能不變，故該氣體的壓強減小．

（2）設需要1atm的等温氣體V升，以該氣體和航天服原有氣體為研究對象，

p3=0.9atm，V3=4L，由玻意耳定律得：p1V1+p1V=p3V3，

即：1×2+1×V=0.9×4，解得：V=1.6L；

答：（1）航天服內氣體的壓強為0.5atm；由於氣體的壓強與分子密度和分子平均動能有關，在氣體體積變大的過程中，該氣體的分子密度變小，而温度不變，即分子的平均動能不變，故該氣體的壓強減小．

（2）需補充1atm的等温氣體1.6L．