问题
计算题
一潜水艇位于水面下h=200m处,艇上有一容积V0=2m3的贮气钢筒,筒内贮有压缩空气,贮气钢筒与艇内水箱有阀门相通,水箱有排水孔和海水相连,当打开阀门,将筒内一部分空气压入水箱后,立即关闭阀门,这时水箱中排出的海水V=10m3,而筒内剩余气体的压强是P2=95atm,设在排水的过程中温度保持不变,海面上大气压强为P0=1atm,海水的密度为1×103 kg/m3,求贮气筒内压缩空气原来的压强P1。
答案
解:本题思维流程
选取放出部分的气体为研究对象,这部分气体原来在贮气筒中的压强设为P1,体积为V1
放出后的压强为水面下200m处的压强,体积为V=10m3
由于气体的温度不变,根据玻意耳定律有:P1V1=p3V ①
再取剩余的气体为研究对象,这部分气体原来的压强为P1,体积为V0-V1(两部分气体在初态时的体积和等于贮气筒的容积),膨胀后的体积为V0,压强为P2=95atm,根据玻意耳定律有:
P1(V0-V1)=P2V0 ②
由①②两式解得P1=200atm