Question

2012年6月16日16时21分“神舟九号”飞船载着三名宇航员飞向太空。为适应太空环境，去太空旅行的航天员都要穿航天服。航天服有一套生命保障系统，为航天员提供合适的温度、氧气和气压，让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为1atm，气体体积为2L，到达太空后由于外部气压低，航天服急剧膨胀，内部气体体积变为4L，使航天服达到最大体积。若航天服内气体的温度不变，将航天服视为封闭系统。

(1)求此时航天服内的气体压强，并从微观角度解释压强变化的原因；

(2)若开启航天服保障系统向航天服内充气，使航天服内的气压恢复到0.9atm，则需补充1atm的等温气体多少升？

Answer

（1）p2＝0.5atm；航天服内气体的温度不变，则气体分子平均动能不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，单位时间内撞击到航天服单位面积上的分子数减少，故压强减小（2）V′＝1.6L

【解析】

(1)航天服内的气体，开始时压强为p1＝1atm，体积为V1＝2L，到达太空后压强为p2，气体体积为V2＝4L。由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，解得p2＝0.5atm

航天服内气体的温度不变，则气体分子平均动能不变，体积膨胀，单位体积内的分子数减少，单位时间内撞击到航天服单位面积上的分子数减少，故压强减小。

(2)设需补充1atm的气体体积为V′，取总气体为研究对象，则有p1(V1＋V′)＝p3V2，解得V′＝1.6L。