- 气体等容变化的P-T图象
- 共315题
(2016•怀化一模)如图所示,上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置,截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内.在气缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置,使活塞只能向上滑动.开始时活塞搁在a、b上,缸内气体的压强为p0(p0=1.0×105 Pa为大气压强),温度为300K.现缓慢加热汽缸内气体,当温度为330K,活塞恰好离开a、b;当温度为360K时,活塞上升了4cm.求:
(1)活塞的质量.
(2)物体A的体积.
正确答案
解:设物体A的体积为△V,气体的状态参量为:
T1=300K,,V1=60×40-△V;
T2=330K,,V2=V1;
T3=360K,p3=p2,V3=64×40-△V.
气体从状态1到状态2为等容过程:
代入数据得m=4kg
气体从状态2到状态3为等压过程:
代入数据得△V=640cm3.
答;(1)活塞的质量是4kg.
(2)物体A的体积640cm3.
解析
解:设物体A的体积为△V,气体的状态参量为:
T1=300K,,V1=60×40-△V;
T2=330K,,V2=V1;
T3=360K,p3=p2,V3=64×40-△V.
气体从状态1到状态2为等容过程:
代入数据得m=4kg
气体从状态2到状态3为等压过程:
代入数据得△V=640cm3.
答;(1)活塞的质量是4kg.
(2)物体A的体积640cm3.
在一个密封的容器内装有一定量的气体,请从微观角度解释下列现象:
①保持体积不变,温度升高,则压强变大______;
②保持温度不变,体积变大,则压强减小______.
正确答案
解:(1)一定量的气体,保持体积不变,则分子数密度不变;温度升高,则分子热运动的平均动能增加;故单位面积上受到的分子撞击力增加,即气压增加;
(2)一定量的气体,保持温度不变,则分子热运动的平均动能不变;体积变大,则分子数密度减小;故单位面积上受到的分子撞击力减小,即气压减小;
故答案为:
(1)温度升高,分子的平均动能变大,故压强变大;
(2)温度不变,分子热运动的平均动能不变,体积变大,则单位时间内作用于容器壁单位面积的分子个数减小,压强减小.
解析
解:(1)一定量的气体,保持体积不变,则分子数密度不变;温度升高,则分子热运动的平均动能增加;故单位面积上受到的分子撞击力增加,即气压增加;
(2)一定量的气体,保持温度不变,则分子热运动的平均动能不变;体积变大,则分子数密度减小;故单位面积上受到的分子撞击力减小,即气压减小;
故答案为:
(1)温度升高,分子的平均动能变大,故压强变大;
(2)温度不变,分子热运动的平均动能不变,体积变大,则单位时间内作用于容器壁单位面积的分子个数减小,压强减小.
一气象探测气球,在充有压强为1.00atm(即76.0cmHg)、温度为27.0°C的氦气时,体积为4.5m3.在缓慢上升至海拔6.0km高空的过程中,气球内氦气压强逐渐减小到此高度上的大气压38.0cmHg,气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变.此后停止加热,保持高度不变.已知在这一海拔高度气温为-48.0°C.求:
(1)氦气在停止加热前的体积;
(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积.
正确答案
解:(1)在气球上升至海拔6.50km高空的过程中,气球内氦气经历一等温过程,根据玻意耳定律p1V1=p2V2
代入数据解得
(2)在停止加热较长一段时间后,氦气的温度逐渐从T2=300K下降到与外界气体温度相同,即T3=225K.这是一等压过程根据盖-吕萨克定律
解得 .
答:(1)氦气在停止加热前的体积为9m3;
(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积为6.75m3.
解析
解:(1)在气球上升至海拔6.50km高空的过程中,气球内氦气经历一等温过程,根据玻意耳定律p1V1=p2V2
代入数据解得
(2)在停止加热较长一段时间后,氦气的温度逐渐从T2=300K下降到与外界气体温度相同,即T3=225K.这是一等压过程根据盖-吕萨克定律
解得 .
答:(1)氦气在停止加热前的体积为9m3;
(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积为6.75m3.
如图1所示为验证查理定律的DIS实验装置,其基本原理是,对一定质量的气体,当体积不变时,压强与______成正比.所用到的传感器有______传感器和______传感器.若在实验操作使水温升高的过程中没有做好密封的措施,则可能出现图2图象的______.
正确答案
解:(1)研究一定质量的气体在体积不变时,其压强与温度的关系,应测出气体的压强与温度,因此需要压强传感器与温度传感器,当体积不变时,压强与热力学温度成正比.
(2)由理想气体状态方程可知,在体积一定时,理想气体的压强与热力学温度成正比,若在实验操作使水温升高的过程中没有做好密封的措施,则压强会增加的比较小,则可能出现图2图象的3;
故答案为:热力学温度 压强 温度 3.
解析
解:(1)研究一定质量的气体在体积不变时,其压强与温度的关系,应测出气体的压强与温度,因此需要压强传感器与温度传感器,当体积不变时,压强与热力学温度成正比.
(2)由理想气体状态方程可知,在体积一定时,理想气体的压强与热力学温度成正比,若在实验操作使水温升高的过程中没有做好密封的措施,则压强会增加的比较小,则可能出现图2图象的3;
故答案为:热力学温度 压强 温度 3.
如图a所示在验证玻意耳定律的实验中:
(1)注射器的容积为V,用刻度尺测得全部刻度长为L,则活塞的横截面积可表示为______.
(2)测得活塞和框架的总质量是M,大气压强为P0,当注射器内气体处于某状态时,在框架左右两侧对称挂两个砝码,每个砝码质量为m,不计活塞与注射器管壁间摩擦,则稳定后注射器内气体的压强可表示为______.
(3)如图b中是甲、乙两同学在一次实验中得到的P-图.若两人实验时操作均正确无误,且选取坐标标度相同,那么两图线斜率不同的主要原因是______.
正确答案
解:(1)注射器可看做圆柱体,由V=SL得:S=…①
(2)装置达到稳定状态后,设气体压强为p,由平衡条件知:
p0S+(M+2m)g=pS… ②
由①②可得:p=p0+.
(3)图线的斜率k==PV,根据克拉柏龙方程PV=nRT知,当n(指气体的物质的量)相同时,T不同,k就不同;同样,即使T相同,若n取值不同,图线斜率也不同.所以图线斜率不同的主要原因是:研究气体质量不同(或同质量气体在不同温度下研究).
故答案为:,P0
,研究气体质量不同、(或同质量在不同温度下研究)
解析
解:(1)注射器可看做圆柱体,由V=SL得:S=…①
(2)装置达到稳定状态后,设气体压强为p,由平衡条件知:
p0S+(M+2m)g=pS… ②
由①②可得:p=p0+.
(3)图线的斜率k==PV,根据克拉柏龙方程PV=nRT知,当n(指气体的物质的量)相同时,T不同,k就不同;同样,即使T相同,若n取值不同,图线斜率也不同.所以图线斜率不同的主要原因是:研究气体质量不同(或同质量气体在不同温度下研究).
故答案为:,P0
,研究气体质量不同、(或同质量在不同温度下研究)
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