Question

如图，为一个开口、容积500mL的瓶子，装有400mL水，温度为27℃，大气压为10⁵pa，此时盖上瓶盖后将其降温。

为了研究问题方便，我们建立以下模型：

①忽略水蒸气对压强的影响，忽略空气在水中的溶解，认为水面上方是一定质量的理想气体；

②认为水的密度仅和温度有关，高于零度时为1×10³kg/m³，低于零度凝固后为0.9×10³kg/m³

③瓶子容积不发生改变；外界大气压保持不变。则：

1）将瓶子放入零下3℃的环境中，经过足够长时间，瓶内气体压强为多大？

2）瓶盖截面积为7cm²，则降温后瓶盖受到来自气体的压力共多大？方向如何？

3）能否由你计算的结果粗略解释为什么一般不允许将普通瓶装饮料放入冰箱冷冻室（温度低于0℃）制冷？

Answer 1

1）1.62×10⁵pa    2）43.4N，方向指向瓶外  3）可能会引起瓶身爆裂

解析:

1）最终瓶内水体积为ml

气体体积……2分

根据理想气体状态方程：，……4分

p₂=1.62×10⁵pa……2分

2）F=（p₂-p₀）S=43.4N，方向指向瓶外……2分

3）可能会引起瓶身爆裂。（合理就给分）……2分