- 气体等容变化的P-T图象
- 共315题
某同学在研究气体的等容变化规律时,在实验室将一玻璃瓶开口向上竖直放入烧杯中的水里,缓慢加热到77℃后,用一个软木塞封住瓶口,当烧杯中水温缓慢降至42℃时,若想向上拔出软木塞,至少需要施加多大外力?已知大气压强p0=1.0×105Pa,瓶口面积S=1.0×10-3m2,软木塞的重量G=0.50N.(软木塞与瓶口之间的摩擦不计)
正确答案
解析
解:以玻璃瓶内气体为研究对象,
P1=P0=1.0×105Pa,T1=273+77=350K,T2=273+42=315K,
由查理定律可得:=
,即
=
①,
以软木塞为研究对象,由平衡条件得:
F+P2S=P0S+G ②,由①②解得:F=10.5N.
答:至少需要施加10.5N的外力.
物理学家帕平发明了高压锅,高压锅与普通锅不同,锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅体镶嵌旋紧,加上锅盖与锅体之间有橡皮制的密封圈,所以锅盖与锅体之间不会漏气,在锅盖中间有一排气孔,上面再套上类似砝码的限压阀,将排气孔堵住.当加热高压锅,锅内气体压强增加到一定程度时,气体就把限压阀顶起来,这时蒸气就从排气孔向外排出.由于高压锅内的压强大,温度高,食物容易煮烂.若已知排气孔的直径为0.3cm,外界大气压为1.0×105 Pa,温度为20℃,要使高压锅内的温度达到120℃,则限压阀的质量应为多少?(g取10m/s2)
正确答案
解析
解:选锅内气体为研究对象,则有:
初状态:T1=293 K,p1=1.0×105 Pa
末状态:T2=393 K
由查理定律得:
则得:=
×1.0×105 Pa=1.34×105Pa
对限压阀受力分析可得:
mg=p2S-p1S
可得:m==
×3.14×(0.015)2kg=0.024 kg.
答:限压阀的质量应为0.024 kg.
如图所示,气缸与活塞封闭了一定质量的理想气体.气缸和活塞间无摩擦,且均可与外界进行热交换.若外界环境的温度缓慢升高,则封闭气体的体积将______(增大、减小、不变),同时______(吸热、放热、既不吸热也不放热).
正确答案
解析
解:当外界环境的温度缓慢升高时,气缸内理想气体压强不变.根据盖-吕萨克定律得知,温度升高,体积增大.
由题气缸内理想气体温度升高,内能增大,△U>0,气体膨胀,气体对外界做功,W<0,根据热力学第一定律△U=W+Q得
Q>0,则气体吸热.
故本题答案是:增大,吸热
如图所示,一定量气体放在体积为V0的容器中,室温为T0=300K,有一光滑导热活塞 C(不占体积)将容器分成A、B两室,B室的体积是A室的两倍,A室容器上连接有一U形管(U形管内气体的体积忽略不计),两边水银柱高度差为76cm,右室容器中连接有一阀门K,可与大气相通.(外界大气压等于76cmHg)求:
(1)将阀门K打开后,A室的体积变成多少?
(2)打开阀门K后将容器内的气体从300K加热到400K,U形管内两边水银面的高度差为多少?
(3)再加热到540K,U形管内两边水银面的高度差又为多少?
正确答案
解析
解:(1)打开阀门,A室气体等温变化,pA=76cmHg,体积VA
pA0VA0=pAVA
故
(2)从T0=300K升到T,体积为V0,压强为PA,等压过程
T1=400K<450K,
pA1=pA=p0,水银柱的高度差为0
(3)从T=450K升高到T2=540K等容过程,
解得
△p=0.2p0=15.2cmHg
T2=540K时,水银高度差为15.2cm
答:(1)将阀门K打开后,A室的体积变成;
(2)打开阀门K后将容器内的气体从300K加热到400K,U形管内两边水银面的高度差为零;
(3)再加热到540K,U形管内两边水银面的高度差又为15.2cm.
同学家新买了一台双门电冰箱,冷藏室容积107L,冷冻室容积118L,假设室内气体为理想气体.
(1)若室内空气摩尔体积为22.5×10-3m3/mol,在家中关闭冰箱密封门后,电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子?
(2)若室内温度为270C,大气压强为1×105Pa,关闭冰箱密封门通电一段时间后,冷藏室温度降为60C,冷冻室温度降为-90C,此时冷藏室与冷冻室中空气压强差多大?
正确答案
解析
解:(1)由阿伏加德罗常数可知:
n==
个=6.02×1024个
(2)冷藏室气体的初状态:T1=300K P1=1×105Pa;末状态:T2=279K P2=?
冷冻室气体的初状态:T1=300K P1=1×105Pa; 末状态:T3=264K P3=?
气体体积不变,根据查理定律:
得:=
解得:P2=9.3×104Pa
由:=
解得:P3=8.8×104 Pa
解得:P2=9.3×104 Pa;P3=8.8×104 Pa
△P=P2-P3=5×103 Pa
答:(1)大约有6.02×1024个空气分子.
(2)气体的压强差:5×103 Pa
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