题目

如图所示，爆米花机是一种对谷物进行膨化加工的装置，主体为一导热良好的钢制罐体，罐体的容积为 ， 两端分别焊接了支撑轴和摇柄。在（标准大气压）的气压，27℃的干燥环境下打开阀门向罐体内放入的谷物，关闭阀门，将支撑轴和摇柄架设在火炉的支架上进行旋转加热，谷物内部分水分汽化成高压水蒸气与罐内空气形成混合气体。当罐内混合气体温度为627℃、压强达时，打开阀门，因为外部压强突然变小，巨大的压强差使得谷物迅速膨胀，从而达到膨化的效果。忽略谷物间隙气体的体积和在罐体内加热过程中谷物体积的变化。已知绝对零度为。求：（1）从开始加热到压强变为时，罐体内水蒸气的分压强；（2）打开阀门后的混合气体迅速膨胀对外做功使得谷物全部喷出，当混合气体温度为127℃，罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比。 答案：解：（1）对原有空气，根据查理定律p0T0=p1T1其中T0=(27+273)K=300K，T1=(627+273)K=900K联立可得p1=3p0从开始加热到压强变为6atm时，罐体内水蒸气的分压强为p'=6p0−p1=3p0（2）设罐体的体积为V0，对混合气体分析，由理想气体状态方程可得6p0×34V0T1=p0V2T2其中T2=(127+273)K=400K可得V2=8×10−3m3则有罐体内剩余混合气体质量占原有混合气体质量的百分比为m剩m0=V0V2×100%=50%

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