- 气体等容变化的P-T图象
- 共315题
如图甲所示,竖直放置的汽缸内壁光滑,活塞厚度与质量均不计,在B处设有限制装置,使活塞只能在B以上运动,B以下汽缸的容积为V0,A、B之间的容积为0.2V0.开始时活塞在A处,温度为87℃,大气压强为p0,现缓慢降低汽缸内气体的温度,直至活塞移动到A、B的正中间,然后保持温度不变,在活塞上缓慢加砂,直至活塞刚好移动到B,然后再缓慢降低汽缸内气体的温度,直到-3℃.求:
(1)活塞刚到达B处时的温度TB;
(2)缸内气体最后的压强p;
(3)在图乙中画出整个过程的p-V图线.
正确答案
解析
解:(1)缓慢降低汽缸内气体的温度,直至活塞移动到A、B的正中间,这个过程是等压过程:
根据盖吕萨克定律:
代入数据=
,
解得TB=330K,
然后保持温度不变,在活塞上缓慢加砂,直至活塞刚好移动到B,这个过程是等温过程,故活塞刚到达B处时的温度就为330K.
(2)保持温度不变,在活塞上缓慢加砂,直至活塞刚好移动到B,这个过程是等温过程:
根据玻意耳定律有:p0×1.1V0=p1×V0,
解得p1=1.1p0,
再接下是等容过程,根据查理定律有:=
,
解得p=0.9p0
(3)整个过程的p-V图线,如右所示.
答:(1)活塞刚到达B处时的温度TB为330K;
(2)缸内气体最后的压强p为0.9p0;
(3)整个过程的p-V图线,如上所示.
一根长约为30cm、管内截面积为S=5.0×10-6m2的玻璃管下端有一个球形小容器,管内有一段长约1cm的水银柱.现在需要用比较准确的方法测定球形小容器的容积V.可用的器材有:刻度尺(量程500mm)、湿度计(测量范围0-100°C)、玻璃容器(高约为30cm,直径约10cm)、足够多的沸水和冷水.
(1)简要写出实验步骤及需要测量的物理量;
(2)说明如何根据所测得的物理量得出实验结果.
正确答案
解析
解:(1)第一步:将水银柱以下的玻璃管浸没在沸水中,用温度计测出水温T1,用刻度尺测出玻璃管(除球形小容器)的长度l1;
第二步:再将水银柱以下的玻璃管浸没在冷水中,用温度计测出水温T2,用刻度尺测出玻璃管(除球形小容器)的长度l2.
(2)由于内部气体压强不变,根据盖吕萨克定律,得:
=
⇒
=
,得V=
(1)下列说法正确的是______
A.继续给打足气的篮球打气是很困难的,这是因为此时气体分子之间存在着斥力的缘故
B.甲、乙两系统有微观态分别为N个和2N个,那么自发进行方向是甲→乙
C.热量不能从低温的物体自发地传到高温的物体
D.能量守恒定律是自然界普遍规律,节能只是为“减排”和节约开支而言
(2)夏日里池塘底部经常会冒出气泡.若视气泡内的气体为一定质量的理想气体,在气泡缓慢上升过程中若温度保持不变,则______
A.体积增大,吸收热量 B.体积减小,放出热量
C.体积增大,压强增大 D.气体对外做功,内能不变
(3)如图所示,水平放置的汽缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体,初始状态气体的体积为V1、温度为T1.现对汽缸缓缓加热,使汽缸内的空气温度从T1升高到T2.已知外界大气压强恒为P0.不计活塞与气缸之间的摩擦.此过程中被封闭气体的体积是否发生变化?说说你的理由.若发生变化,则变化了多少?
正确答案
解析
解:(1)A、分子间距离较大,斥力很小几乎可以忽略,根本无法达到产生斥力的距离,使气体压强产生压力,故A错误
B、甲、乙两系统有微观态分别为N个和2N个,说明甲的熵值较小,根据熵增加原理可知,自发进行方向是甲→乙,故B正确.
C、根据热力学第二定律得知:热量不能从低温的物体自发地传到高温的物体,故C正确.
D、能量守恒定律是自然界普遍规律,但能源是有限的,节能就是要节约能源,不只是为了节约开支.故D错误.
故选:BC
(2)在气泡缓慢上升过程中,温度保持不变,压强减小,根据气态方程=c可知:V增大,即气泡体积增大,对外做功,由于温度不变,气体的内能不变,根据△U=W+Q可知,气体吸收热量,故AD正确,BC错误.
故选:AD.
(3)对汽缸缓缓加热,使汽缸内的空气温度从T1升高到T2,气缸内气体发生等压变化,根据=
及T2>T1得:则V2>V1.
所以气体体积增大了:△V=V2-V1=.
故答案为:
(1)BC;
(2)AD;
(3)此过程中被封闭气体的体积会发生变化,因为气体作等压变化,温度升高,体积增大,体积变化了.
A.(1)如图所示,用一个带有刻度的注射器及弹簧秤和勾码来探究气体的压强和体积的关系,实验中应保持不变的参量是______;所研究的对象是______;它的体积可用______直接读出,它的压强是由图中______得到.
(2)以上的实验过程中,下列操作错误的是______
A.推拉活塞时,动作要慢.
B.推拉活塞时,手不能握住注射器.
C.橡皮帽与注射器脱落后,继续实验并记录数据.
D.活塞与针筒之间要保持润滑且不漏气.
正确答案
解析
解:(1)探究气体的压强和体积的关系,要保持温度一定;
研究的气是体针筒封闭一定质量的气体;
由于横截面积相同,故体积与长度成正比;
不挂勾码时,气体压强等于大气压,挂勾码时,加上或者减去勾码产生的压强即可;
(2)A、推拉活塞时,动作要慢,使其温度与环境保持一致,故A正确;
B、推拉活塞时,手不能握住注射器,防止手对其起加热作用,故B正确
C、橡皮帽与注射器脱落后,气体质量变化,需重新做实验,故C错误;
D、活塞与针筒之间要保持润滑,可以减小摩擦;不漏气可以保证气体质量一定,故D正确;
本题选择错误的,故选C.
故答案为:(1)温度,被注射器封闭的气体,带有刻度的注射器,大气压强;(2)C.
(2016•嘉定区一模)在“研究一定质量理想气体在温度不变时,压强和体积的关系”实验中.某同学按如下步骤进行实验:
①将注射器活塞移动到体积适中的V0位置,接上软管和压强传感器,通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0.
②用手握住注射器前端,开始缓慢推拉活塞改变气体体积.
③读出注射器刻度表示的体积V,通过DIS系统记录下此时的V与压强p.
④重复②③两步,记录5组数据.作p-图.
(1)在上述步骤中,该同学对器材操作的错误是:______.因为该操作通常会影响气体的______(填写状态参量).
(2)若软管内容积不可忽略,按该同学的操作,最后拟合出的p-直线应是图a中的______.(填写编号)
(3)由相关数学知识可知,在软管内气体体积△V不可忽略时,p-图象为双曲线,试用玻意耳定律分析,该双曲线的渐近线(图b中的虚线)方程是p=______.(用V0、p0、△V表示)
正确答案
解析
解:(1)、在进行该实验室要保持被封闭气体的温度不变化,所以试验中,不能用手握住注射器前端,否则会使气体的温度发生变化.
(2)、在p-图象中,试验中因软管的体积不可忽略,活塞中的气体的体积要比实际体积要小,所以压强P会偏大,应是图a中的1图线
(3)、在软管内气体体积△V不可忽略时,被封闭气体的初状态的体积为V0+△V,压强为P0,末状态的体积为V+△V,压强为P,由等温变化有:
P0(V0+△V)=P(V+△V)
解得:P=P0()
当式中的V趋向于零时,有:P=P0()
即该双曲线的渐近线(图b中的虚线)方程是:P=P0()
故答案为:(1)用手握住注射器前端,温度;(2)1;(3)P0()
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