Question

如圖1為一個橫截面積足夠大的噴水裝置，內(nèi)部裝有200L水，上部密封1atm的空氣1.0L．保持閥門關(guān)閉，再充入2atm的空氣1.0L．設(shè)在所有過程中空氣可看作理想氣體，且溫度不變．

①求充入2atm的空氣1.0L后密封氣體的壓強(qiáng)

②打開閥門后，水從噴嘴噴出（噴嘴與水平等高），通過計算，在如圖2中畫出噴水過程中氣體狀態(tài)變化的圖象，求最后容器內(nèi)剩余水的體積．（不計閥門右側(cè)的管中水的體積及噴嘴與裝置中水平的高度差）

Answer 1

考點：        理想氣體的狀態(tài)方程．

專題：        理想氣體狀態(tài)方程專題．

分析：  ①將沖入的2atm的空氣，通過等溫變化轉(zhuǎn)化為1atm狀態(tài)下的體積，然后再根據(jù)等溫變化，結(jié)合體積的變化求出氣體的壓強(qiáng)．

②打開閥門后，水從噴嘴噴出，當(dāng)氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)相等時，水不在噴出，根據(jù)玻意耳定律求出氣體的體積，從而得出最后容器內(nèi)剩余水的體積．

解答：  解：①設(shè)1.0L的2atm狀態(tài)下的氣體轉(zhuǎn)化為1atm下體積為V₂，

根據(jù)等溫變化由：P₁V₁=P₀V₂

再根據(jù)玻意耳定律得，P₀（V₂+V₀）=P₂V₀

代入數(shù)據(jù)解得：P₂=3atm．

②p₂V₀=p₀V₃   解得：V₃=3.0L

故容器內(nèi)剩余水的體積為V=200﹣（3﹣1）=198L．

作圖如下．

答：①充入2atm的空氣1.0L后密封氣體的壓強(qiáng)為3atm．

②最后容器內(nèi)剩余水的體積為198L．圖線如圖所示．

點評：        本題考查了玻意耳定律的基本運用，關(guān)鍵確定好研究的對象，抓住初末狀態(tài)，結(jié)合氣體定律進(jìn)行求解，難度中等．