Question

（10分）一氣象探測氣球，在充有壓強為1.OOatm（即76.0cmHg），溫度為27.0℃的氦氣時，體積為3.50m³.在上升至海拔6.50km高空的過程中，氣球內氦氣逐漸減小到此高度上的大氣壓36.0cmHg，氣球內部因啟動一持續加熱過程而維持其溫度不變.此后停止加熱，保持高度不變.已知在這一海拔高度氣溫為-48.0℃.求：
（1）氦氣在停止加熱前的體積
（2）氦氣在停止加熱較長一段時間后的體積
（3）若忽略氣球內分子間相互作用，停止加熱后，氣球內氣體吸熱還是放熱？簡要說明理由.

Answer 1

（1）7.39m³（2）5.54m³（3）溫度降低，分子平均動能減少，內能減少；體積減少，外界對氣體做功，由熱力學第一定律得，氣體對外放熱

試題分析：（1）根據玻意耳定律得
p₁V₁=p₂V_2....①式（2分）
由①式得V₂=7.39m³          （2分）
（2）在停止加熱較長一段時間后，氦氣的溫度逐漸從T₁=300K下降到與外界氣體溫度相同，即T₂=225K.這是一等壓過程.
根據蓋—呂薩克定律有V₂/T₁=V₃/T₂②          （2分）
由②式得V₃=5.54m³          （2分）
（3）溫度降低，分子平均動能減少，內能減少；體積減少，外界對氣體做功，由熱力學第一定律得，氣體對外放熱         （2分）