Question

一只热水瓶原来盛满了沸水．现将热水全部倒出，盖紧瓶塞（不漏气），这时瓶内空气温度为90℃．过了一段时间，温度降低为50℃（不考虑瓶内残留水份及水蒸气的影响）．设大气压强为P=1.0×10⁵Pa，问：
（1）此时瓶内压强多大？
（2）设热水瓶口的横截面积为10cm²，瓶塞与热水瓶间的最大静摩擦力大小为f=7N．至少要用多大的力才能将瓶塞拔出？

Answer

（1）热水瓶内气体发生等容变化，根据气体方程求解
（2）由公式F=PS可求出外界的大气压力和瓶内气体压力．拔出瓶塞需要的力等于外界的大气压力减去瓶内气体压力．
答：（1）依题意，有
P=1.0×105Pa，T=273+90=363K，T1=273+50=323K；
根据查理定律，有 =
代入数据，解得    P1=8.9×104Pa  
（2）瓶塞内外压强差为△P=1.1×104Pa．
△F=△P•S=11N
设至少用力F才能将瓶塞拔出，则根据力的平衡：
F=△F+f     解得F=18N
答：（1）此时气体的压强是0.89×105 Pa，（2）需要18N的力才能把瓶塞拔出．