Question

煤氣泄漏到不通風(fēng)的廚房是很危險(xiǎn)的。當(dāng)泄漏的煤氣與廚房的空氣混合，使得混合后廚房內(nèi)氣體的壓強(qiáng)達(dá)到1.05atm(設(shè)廚房原來的空氣壓強(qiáng)為1.00atm)，如果此時(shí)遇到火星就會(huì)發(fā)生爆炸。設(shè)某居民家廚房的長高寬為4m×2m×3m,且門窗封閉。煤氣管道內(nèi)的壓強(qiáng)為4.00 atm，且在發(fā)生煤氣泄漏時(shí)管內(nèi)壓強(qiáng)保持不變。

(1)管道內(nèi)多少升煤氣泄漏到該居民的廚房，遇到火星就會(huì)發(fā)生爆炸？

(2)設(shè)煤氣泄漏使得廚房內(nèi)的氣體壓強(qiáng)恰好達(dá)到1.05 atm時(shí)遇到了火星并發(fā)生了爆炸。爆炸時(shí)廚房的溫度由常溫迅速上升至2000℃，估算此時(shí)產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的多少倍？

(3)從能量的角度分析爆炸前后能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的情況

Answer 1

(1)管道內(nèi)多少升煤氣泄漏到該居民的廚房，遇到火星就會(huì)發(fā)生爆炸？

居民廚房的體積為    V₂=24m³=24000L                                         ①   

設(shè)有V­₁升煤氣泄漏出來，將其作為研究對(duì)象，它經(jīng)歷等溫過程，泄漏前后的氣壓為P₁和P₂。由        P₁V₁=P₂V₂                                             ②   

達(dá)到發(fā)生爆炸的氣壓條件是：P₂=0.05atm                  ③

所以V₁=P₂V₂/P₁               ④代入數(shù)值，得V₁=0.05×24000/4.00=300L     ⑤ 

(2)設(shè)爆炸時(shí)廚房的溫度由常溫迅速上升至2000℃，估算此時(shí)產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的多少倍？

  爆炸瞬間氣體來不及外泄，經(jīng)歷的是一個(gè)等容過程。                                         

爆炸前的溫度和壓強(qiáng)力：T₁=(27+273)K=300K                                 ⑥

                                                 P₁=1.05atm                                              ⑦

爆炸后的溫度和壓強(qiáng)為：T₂=(200+273)K=2273K                             ⑧

                                              P₂=？                                            

由等容過程  P₁/T₁=P₂/T₂                                                 ⑨   

得  P₂=(T₂/T₁)P₁                                                                                               ⑩

代入數(shù)值，得P2=(2273/300)×1.05atm=7.96atm≈8 atm          

(3)從能量的角度分析爆炸前后能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的情況。

爆炸時(shí)，煤氣將其化學(xué)能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，爆炸后的氣體將其內(nèi)能通過發(fā)光、推動(dòng)周圍的空氣膨脹產(chǎn)生聲波、作用于墻壁等方式轉(zhuǎn)移。