- 气体等容变化的P-T图象
- 共315题
如图所示,教室内用截面积为O.2m2的绝热活塞,将一定质量的理想气体封闭 在圆柱形汽缸内,活塞与汽缸之间无摩擦.a状态是汽缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态,活塞离汽缸底部的局度为0.6m;b状态是汽缸从容器中移出后达到的平衡状态,活塞离 汽缸底部的高度为0.65m.设室内大气压强始终 保持1.0×105Pa,忽略活塞质量.
(1)求教室内的温度;
(2)若气体从a状态变化到b状态的过程中,内能增加了56OJ,求此过程中气体吸收的热量.
正确答案
解:(1)由题意知气体是等压变化,设教室温度为T2
由得
=
=295.75K
(2)气体对外做功为W=P0s(h2-h1)=1×105×0.2×(0.65-0.6)J=103J
由热力学第一定律得
Q=△U-W=560J-(-1000)J=1560J
答:(1)求教室内的温度295.75K;
(2)此过程中气体吸收的热量为1560J.
解析
解:(1)由题意知气体是等压变化,设教室温度为T2
由得
=
=295.75K
(2)气体对外做功为W=P0s(h2-h1)=1×105×0.2×(0.65-0.6)J=103J
由热力学第一定律得
Q=△U-W=560J-(-1000)J=1560J
答:(1)求教室内的温度295.75K;
(2)此过程中气体吸收的热量为1560J.
如图,A容器容积为10L,里面充满12atm、温度为27℃的理想气体,B容器是真空.现将A中气体温度升高到400K,然后打开阀门S,将A中的气体释放一部分到B容器,当A容器内压强降到4atm时,关闭阀门,这时B容器内的压强是3atm.不考虑气体膨胀过程中温度的变化,则B容器的容积为多大?
正确答案
解:设A容器容积为VA,温度T0=(273+27)K=300 K时,压强为p0;温度升高到T1=400 K时,压强为p1
根据查理定律有:
解得p1=16 atm
对于气体膨胀过程,为等温变化,以膨胀后A中气体为研究对象,
初态:p1′=16 atm,体积为V1′
末态:p2′=4 atm,V2′=VA=10 L
根据玻意耳定律有p1′V1′=p2′V2′
得V1′=2.5 L.
对B中气体
初态:p=16 atm V=VA-V1′=7.5 L
末态:p′=3 atm,V′=VB
同理有pV=p′V′
得VB=V′=40L
答:B容器的容积为 40L.
解析
解:设A容器容积为VA,温度T0=(273+27)K=300 K时,压强为p0;温度升高到T1=400 K时,压强为p1
根据查理定律有:
解得p1=16 atm
对于气体膨胀过程,为等温变化,以膨胀后A中气体为研究对象,
初态:p1′=16 atm,体积为V1′
末态:p2′=4 atm,V2′=VA=10 L
根据玻意耳定律有p1′V1′=p2′V2′
得V1′=2.5 L.
对B中气体
初态:p=16 atm V=VA-V1′=7.5 L
末态:p′=3 atm,V′=VB
同理有pV=p′V′
得VB=V′=40L
答:B容器的容积为 40L.
一太阳能空气集热器,底面及侧面为隔热材料,顶面为透明玻璃板,集热器容积为v0,开始时内部封闭气体的压强为p0.经过太阳曝晒,气体温度由T0=300K升至T1=3500K.
(1)求此时气体的压强.
(2)保持T1=3500K不变,缓慢抽出部分气体,使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值.判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热,并简述原因.
正确答案
解:(1)设升温后气体的压强为P1,
由查理定律得①
解得:P1= ②
(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为V,
由玻意耳定律得:P1V0=P0V ③
联立②③式得:V= ④
设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k,
由题意得k:k= ⑤
联立④⑤式得:k= ⑥
气体要吸热.因为抽气过程中剩余气体温度不变,故内能不变,二剩余气体膨胀对外做功,所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热.
答:(1)此时气体的压强P1=.
(2)吸热.因为抽气过程中剩余气体温度不变,故内能不变,二剩余气体膨胀对外做功,所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热.
解析
解:(1)设升温后气体的压强为P1,
由查理定律得①
解得:P1= ②
(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为V,
由玻意耳定律得:P1V0=P0V ③
联立②③式得:V= ④
设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k,
由题意得k:k= ⑤
联立④⑤式得:k= ⑥
气体要吸热.因为抽气过程中剩余气体温度不变,故内能不变,二剩余气体膨胀对外做功,所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热.
答:(1)此时气体的压强P1=.
(2)吸热.因为抽气过程中剩余气体温度不变,故内能不变,二剩余气体膨胀对外做功,所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热.
如图所示,薄壁光滑导热良好的气缸放在光滑水平面上,用横截面积为S=1.0×10-2m2的薄活塞封闭一定质量的理想气体,活塞另一端固定在墙上.外界大气压强P0=1.0×105Pa.当环境温度为27℃时,密闭气体的体积为2.0×10-3m3.
(1)当环境温度为87℃时,气缸自由移动了多少距离?
(2)如果环境温度保持在87℃,对气缸施加水平作用力,使缸内气体体积缓慢地恢复到原来数值,这时气缸受到的水平作用力多大?
(3)若气缸容积为V=4.2×10-3m3,要在环境温度为27℃时,用水平向左的力F=500N缓慢拉动气缸,则能否将气缸拉离活塞?
正确答案
解:(1)气体等压变化
解得
气缸移动的距离为:
(2)从开始状态到最后状态,气体等容变化
解得:
活塞受力平衡,有P3S=P0S+F
故F=(P3-P0 )S=2×104×10-2N=200N
(3)对气缸,
假设没拉出,根据玻意耳定律,有P1V1=P2V2
解得
∵V4<V,
∴不能拉离活塞.
解析
解:(1)气体等压变化
解得
气缸移动的距离为:
(2)从开始状态到最后状态,气体等容变化
解得:
活塞受力平衡,有P3S=P0S+F
故F=(P3-P0 )S=2×104×10-2N=200N
(3)对气缸,
假设没拉出,根据玻意耳定律,有P1V1=P2V2
解得
∵V4<V,
∴不能拉离活塞.
如图所示,内截面积为S=10-4m2、足够高的圆柱形气缸开口向上竖直放置在水平面上,缸内离底部高为h1=0.08m处有一质量为m=0.2kg的活塞封住一定质量的理想气体,气体温度为t1=27℃,大气压强为p0=1.0×105Pa,重力加速度为g=10m/s2.问:
(1)若把活塞用销子固定住,再将气体温度升高到t2=102℃,此时缸内气体的压强p2为多大?
(2)若在初始条件下,保持气体温度不变,把气缸倒过来,开口向下竖直放置,此时活塞与气缸底的距离h2为多大?
正确答案
解;(1)初态: T1=300K T2=375K
封闭气体做等容变化,根据查理定律得:
代入数据求得:p2=1.5×105Pa
(2)
封闭气体做等温变化,根据玻意耳定律得:p1h1S=p3h2S
代入数据求得:h2=12cm
答:(1)缸内气体的压强p2为1.5×105Pa
(2)活塞与气缸底的距离h2为12cm.
解析
解;(1)初态: T1=300K T2=375K
封闭气体做等容变化,根据查理定律得:
代入数据求得:p2=1.5×105Pa
(2)
封闭气体做等温变化,根据玻意耳定律得:p1h1S=p3h2S
代入数据求得:h2=12cm
答:(1)缸内气体的压强p2为1.5×105Pa
(2)活塞与气缸底的距离h2为12cm.
扫码查看完整答案与解析