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12分)煤气泄漏到不通风的厨房是很危险的。当泄漏的煤气与厨房的空气混合,使得混合后厨房内气体的压强达到1.05atm(设厨房原来的空气压强为1.00atm),如果此时遇到火星就会发生爆炸。设某居民家厨房的长高宽为4m×2m×3m,且门窗封闭。煤气管道内的压强为4.00 atm,且在发生煤气泄漏时管内压强保持不变。

(1)管道内多少升煤气泄漏到该居民的厨房,遇到火星就会姓爆炸?

(2)设煤气泄漏使得厨房内的气体压强恰好达到1.05 atm时遇到了火星并发生了爆炸。爆炸时厨房的温度由常温迅速上升至2000℃,估算此时产生的气体压强是标准大气压的多少倍?

(3)从能量的角度分析爆炸前后能量转化或转移的情况。

答案

解析

此题以煤气泄漏到不通风的厨房是很危险的进行设问,巧妙考查热学中理想气体的等温、等容规律,以及改变内能的两种方式。

(1)居民厨房的体积为V2=24m3=24000L

 

设有V1煤气泄漏出来,将其作为研究对象,它经历等温过程,泄漏前后的气压为P1P2。由 P1V1=P2V2

达到发生爆炸的气压条件是:P2=0.05atm

代入数值,得V1=0.05×24000/4.00=300L

(2)爆炸瞬间气体来不及外泄,经历的是一个等容过程。

爆炸前的温度和压强力:

T1=(27+273)K=300K       P1=1.05atm

爆炸后的温度和压强为:T2=(200+273)K=2273K            P2=

由等容过程

代入数值,得P2=(2273/300)×1.05atm=7.96atm≈8 atm   

(3)爆炸时,煤气将其化学能转化为气体的内能,爆炸后的气体将其内能通过发光、推动周围的空气膨胀产生声波、作用于墙壁等方式转移。

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