Question

【题目】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

【答案】
（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）

至少需要打5次才能使喷水刷喷出雾化水

（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．

【解析】（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．
【考点精析】本题主要考查了热力学第一定律的相关知识点，需要掌握热力学第一定律的表达式:W+Q=ΔU；符号法则:外界对物体做功，W取正值，物体对外界做功，W取负值;物体吸收热量，Q取正值，物体放出热量，Q取负值;物体内能增加，ΔU取正值，物体内能减少，ΔU取负值才能正确解答此题．