有一块防水仪表,密封性能良好,表内外压强差超过6.0×104Pa时表盘玻璃将爆裂。某运动员携带此表攀登珠峰,山下温度为27°C,表内气压为1.0×105Pa。气体的摩尔体积为V。登上珠峰时,表盘玻璃发生爆裂,此时山上气温为-23°C。表内气体体积的变化可忽略不计。阿伏加德罗常数为NA。求:(1)写出表内气体分子间距的估算表达式?(2)分析说明表盘玻璃是向外还是向内爆裂,并求山顶大气压强是多少?(结果保留两位有效数字)
答案:解:(1)设气体分子间距为,则 ① 得: ② (2)以表内气体为研究对象,初状态压强为;其末状态的压强为,温度为。 根据气体状态方程: ③ 解得: ④ 若表盘是向内爆裂则山上气压为;又因为山上气压小于山脚下气压,故向内爆裂是不可能的,所以表盘是向外爆裂 由 得。⑤ 即山上大气压为。⑥