Question

在某高速公路发生一起车祸，车祸系轮胎爆胎所致．已知汽车行驶前轮胎内气体压为2.5atm，温度为27℃，爆胎时胎内气体的温度为87℃，轮胎中的空气可看作理想气体．
（1）求爆胎时轮胎内气体的压强
（2）从微观上解释爆胎前胎内气体压强变化的原因；
（3）爆胎后气体迅速外泄，来不及与外界发生热交换，判断此过程胎内原有气体内能如何变化？简要说明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）气体作等容变化，由查理定律列式求解即可；
（2）影响气体压强的因素是分子密集程度和平均动能；
（3）根据热力学第二定律分析．
解答：解：（1）气体作等容变化，由查理定律得①
T₁=t₁+273   ②
T₂=t₂+273  ③
其中
p₁=2.5atm    t₁=27°C   t₂=87°C
由①②③得：p₂=3atm；
（2）气体体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，气体压强增大，超过轮胎承受的极限，造成爆胎；
（3）气体膨胀对外做功，但是没有吸收或者放出热量，由热力学第一定律△U=W+Q得△U＜0，内能减少；
答：（1）爆胎时轮胎内气体的压强为3atm；
（2）从微观上解释爆胎前胎内气体压强变化的原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，气体压强增大，超过轮胎承受的极限，造成爆胎；
（3）绝热膨胀，内能减少．
点评：本题关键是用查理定律列式求解，同时明确气体压强的微观解释，并能用热力学第一定律分析．