Question

某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击，该手表出厂时给出的参数为：27 cC时表内气体压强为1.0×10⁵Pa（常温下的大气压强值），当内、外压强差超过6.0×l0⁴Pa时表盘玻璃将爆裂．当时登山运动员携带的温度计的读数是-21℃，表内气体体积的变化可忽略不计．

 (1)通过计算判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂？

 (2)当时外界的大气压强为多少？

Answer 1

解：(1)取表内封闭气体为研究对象，初状态的压强为p₁＝1.0×10⁵ Pa，温度为T₁＝(273＋27)K＝300K

其末状态的压强为p₂，温度为T₂＝(273－21)K＝252K

根据查理定律，有   ……………………………………………2分

解得：p₂＝8.4×10⁴ Pa   ……………………………………………1分

如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的，则外界的大气压强为

p₀＝p₂＋Δp＝8.4×10⁴ Pa＋6.0×10⁴ Pa＝1.44×10⁵ Pa   ……………2分

大于山脚下的大气压强(即常温下的大气压强)，这显然是不可能的，所以可判断手表的表盘玻璃是向外爆裂的。   ……………………………………………1分

(2)当时外界的大气压强为

p₀′＝p₂－Δp    ……………………………………………1分

＝8.4×10⁴ Pa－6.0×10⁴ Pa＝2.4×10⁴ Pa   ……………………………………………2分