此式即是热力学系统中一定质量的理想气体在温度不变时用pV乘积来表示内能守恒的表达式。根据题意,p=100atm,V=V=20L,p"=1atm,V"=1m3=1000L。则钢瓶剩余气体的压强为
这类题的解题思路是把系统中某一容器内气体的变质量问题,归结为整个系统内气体质量不变来处理,然后运用系统内能守恒的pV表达式计算所要求的量。
如用克拉珀龙气态方程根据放气前后系统质量不变,亦能导出上述pV表达式(推导略)。
例2、汽车轮胎的容积为25L,今向轮胎里打气,直到轮胎里空气的压强从1atm增强到8atm为止,求要向轮胎里打进1atm的空气多少L?打气过程中温度不变。
解:此题与例1过程相反。设要向轮胎里打进V"升压强为p"=1atm的空气。已知p=8atm,V=V‘=25L,p=1atm,则
例3、氧气在容积为0.2m3的容器内,压强为20atm,若温度不变,打开容器,容器内氧气的质量还剩下原来的几分之几?外界气压为1atm。
解:容器容积V=V‘=0.2m3=200L,容器内原来压强p=20atm,后来压强p=latm,设放出的氧气在p"=1atm下的体积为V"(L),利用pV表达式得
又设气体总质量为m,容器中剩下的质量为m,容积V‘和V"内氧气的密度为ρ,则
下面一题请读者使用上述pV表达式自己解答。
一个潜水艇位于水面下200m,艇上有一个容积为2m3的贮气钢桶,桶内有压缩空气。将桶内一部分空气压入水箱(水箱有排水孔和海水相连)排出海水10m3,此时桶内剩余气体的压强是95个大气压。设在排水过程中温度不变,海面上大气压强为1个大气压,求贮气钢桶内原来的压缩空气的压强(计算时取1个大气压=1.0kg/cm2,海水密度取1.0×103kg/m3)。(答:200atm)