Question

太空中的宇航员都穿着一套与外界绝热的航天服，它能为宇航员提供合适的生存环境。假如在地面上航天服内气压为l atm，气体的体积为2L，温度为T₀，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积达到最大为4L。

    ①试分析：宇航员由地面到太空的过程中，如果不采取任何措施，航天服内气体内能变化情况如何？为使航天服内气体保持恒温，应给内部气体制冷还是加热？

    ②为使航天服在最大体积时内部气压达到0.9 atm，温度为T₀，可以通过补充气体实现，则需向其内部补充温度为To、压强为l atm的气体多少升？

Answer 1

①航天服内气体因膨胀对外做功，W<0；而航天服绝热Q=0，由热力学第

一定律⊿U=W+Q知，⊿U <0，气体内能减小。             （2分）

         气体内能减小，则其温度降低，为保持恒温,需给其加热。    （2分）

②设需补充p₁=1 atm的气体⊿V后，压强达到p₂=0．9 atm，此时体积V₂=4 L，

取总气体为研究对象，由玻意耳定律得

p₁ （V₁+⊿V ）= p₂ V₂                                 （3分）

代入数据解得⊿V=1．6 L                                 （2分）