Question

9．手动便携式洗车器因其节能环保的特点深受爱车人的喜爱．如图为某种结构及原理简图．桶内水面上方用塞子密封了一定质量的理想气体，已知气体初态压强与外界相等，均为p₀，体积为1L，为使水流从喷头处雾化喷出，内外压强差至少为0.5p₀，现用最大容积为0.1L的打气筒向桶内打气，忽略桶内水柱所产生的压强及打气过程中温度的变化，求：
（1）至少需要打几次才能使喷水刷喷出雾化水
（2）试从微观上解释内封气体压强的变化原因．

Answer 1

分析 （1）打气过程气体的温度不变，根据玻意耳定律求解．
（2）从微观上看，气体的压强与分子的平均动能和单位体积内的分子数有关，由此分析．

解答 解：（1）设至少需要打几次才能使喷水刷喷出雾化水．
已知：V₁=1L+n•0.1L=（1+0.1n）L，p₁=p₀，
    V₂=1L，p₂=1.5p₀；
根据玻意耳定律p₁V₁=p₂V₂得：
 p₀（1+0.1n）L=p₀×1.5L
解得：n=5（次）
（2）温度不变，气体分子平均动能不变，分子运动剧烈程度不变，但随着气体的打入，单位体积内分子个数越来越多，因此压强不断变大．
答：（1）至少需要打5次才能使喷水刷喷出雾化水．
（2）内封气体压强的变化原因是：温度不变，气体分子平均动能不变，分子运动剧烈程度不变，但随着气体的打入，单位体积内分子个数越来越多，压强不断变大．

点评 对于打气过程，首先要正确选择研究对象：以所有打进气筒内的气体和气筒内原来气体整体为研究对象，再根据玻意耳定律研究．