题目
夏天,自行车在被晒得很热的马路上行驶时,为何容易引起轮胎爆破?
夏天,自行车在被晒得很热的马路上行驶时,为何容易引起轮胎爆破?
题目解答
答案
答:夏天自行车在被晒得很热的马路上行驶时,轮胎内的气体(空气)被加热温度升高,而轮胎的体积几乎不变,所以气体容积保持不变,轮胎内气体的质量为定值,其可视为理想气体,根据理想气体状态方程式PV =mRT 可知,轮胎内气体的压力升高,即气体作用在轮胎上的力增加,故轮胎就容易爆破。
解析
考查要点:本题主要考查理想气体状态方程的实际应用,以及温度变化对气体压强的影响。
解题核心:明确轮胎内气体的体积不变,温度升高时压强的变化规律。
关键点:
- 夏天马路温度高,轮胎内气体吸热导致温度升高。
- 轮胎材质较硬,体积几乎不变,气体质量固定。
- 根据理想气体方程 $PV = mRT$,当体积 $V$ 和质量 $m$ 不变时,压强 $P$ 与温度 $T$ 成正比,温度升高会导致压强急剧增加,最终可能超过轮胎承受极限。
步骤1:分析气体状态变化
夏天马路温度高,轮胎内气体吸收热量,温度升高。此时:
- 体积 $V$ 几乎不变(轮胎刚性结构限制膨胀);
- 气体质量 $m$ 固定(气体未泄漏)。
步骤2:应用理想气体方程
理想气体方程为:
$PV = mRT$
其中 $P$ 为压强,$T$ 为温度,$R$ 为气体常数。
当 $V$ 和 $m$ 不变时,方程可简化为:
$P \propto T$
即压强与温度成正比。
步骤3:推导结果
温度升高时,压强 $P$ 必然增大。当压强超过轮胎材料的承受极限时,轮胎就会爆破。