Question

2．如圖所示，為壓縮式噴霧蓄器液桶的示意圖，現(xiàn)倒入6.5L藥液后，上部封閉有1atm的空氣2L，關(guān)閉閥門后開始打氣，打氣過程中藥液不會向外噴出，桶內(nèi)外空氣均視為理想氣體，且溫度保持不變．
（i）如果每次能打入1atm的空氣0.5L，要使蓄液桶內(nèi)空氣的壓強達到4atm，應打氣幾次？
（ii）假設藥液噴出的整個過程，蓄液桶內(nèi)的空氣等溫膨脹，請問桶內(nèi)氣體吸熱還是放熱？這個壓強能否使蓄液桶內(nèi)的藥液全部噴完？簡要說明理由．

Answer 1

分析 向桶內(nèi)打氣，噴壺內(nèi)的氣體溫度不變，壓強增大．根據(jù)玻意耳定律求解．
當空氣完全充滿藥桶后，如果空氣壓強仍然大于大氣壓，則藥液可以全部噴出．否則就不能全部噴完，由玻意耳定律求解．

解答 解：（i）設應打氣n次，由玻意耳定律，有${p}_{1}^{\;}（{V}_{1}^{\;}+n{V}_{0}^{\;}）={p}_{2}^{\;}{V}_{1}^{\;}$
其中${p}_{1}^{\;}=1atm$，${V}_{1}^{\;}=2L$，${V}_{2}^{\;}=0.5L$，${p}_{2}^{\;}=4atm$
解得：n=12（次）
（ii）氣體等溫膨脹，內(nèi)能不變，對外做功，由熱力學第一定律可知蓄液桶桶內(nèi)氣體吸熱．
當空氣完全充滿蓄液桶后，如果空氣的壓強仍大于1atm，則藥液能全部噴出，設最終壓強為${p}_{3}^{\;}$．由玻意耳定律，有
${p}_{3}^{\;}（{V}_{1}^{\;}+{V}_{2}^{\;}）={p}_{2}^{\;}{V}_{1}^{\;}$
其中${V}_{2}^{\;}=6.5L$
解得${p}_{3}^{\;}≈0.94atm＜1atm$
故這個壓強不能使蓄液桶內(nèi)的藥液全部噴完
答：（i）如果每次能打入1atm的空氣0.5L，要使蓄液桶內(nèi)空氣的壓強達到4atm，應打氣12次
（ii）假設藥液噴出的整個過程，蓄液桶內(nèi)的空氣等溫膨脹，桶內(nèi)氣體吸熱，這個壓強不能使蓄液桶內(nèi)的藥液全部噴完，理由是蓄液桶內(nèi)空氣壓強小于1atm

點評 本題利用生活中一實例，考查了多方面的知識，要求學生對物理知識有一個全面的了解并能學以致用．讓學生體會到物理不僅是有趣的，還是有用的．