- 气体等容变化的P-T图象
- 共315题
有一组同学对温度计进行专题研究.他们通过查阅资料得知十七世纪时伽利略曾设计过一个温度计,其结构为,一麦杆粗细的玻璃管,一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连,另一端竖直插在水槽中,并使玻璃管内吸入一段水柱.根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度.为了研究“伽利略温度计”,同学们按照资料中的描述自制了如图所示的测温装置,图中A为一小塑料瓶,B为一吸管,通过软木塞与A连通,管的下端竖直插在大水槽中,使管内外水面有一高度差h.然后进行实验研究:
(1)在不同温度下分别测出对应的水柱高度h,记录的实验数据如下表所示
根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差,并填入表内的空格.由此可得结论:
①当温度升高时,管内水柱高度h将______(填:变大,变小,不变);
②水柱高度h随温度的变化而______(填:均匀,不均匀)变化;试从理论上分析并证明结论②的正确性(提示:管内水柱产生的压强远远小于一个大气压):______.
(2)通过实验,同学们发现用“伽利略温度计”来测温度,还存在一些不足之处,其中主要的不足之处有:
①______;
②______.
正确答案
解:(1)据表中数据计算得到相邻两次测量水柱的高度差依次为5.2;5.1;5.2;5.2;
①变小;因为管内水柱产生的压强远远小于一个大气压,封闭气体近似当作等压变化,根据盖-吕萨克定律
得到=c(常数)
则△V=c△T=c△t
设S为管的截面积,高度差△h==
即h随温度的变化而均匀变化.
(2)由于水的密度小,温度变化时,水柱高度受温度影响较大,水柱长度有限,这样温度计测量范围较小.同时大气压不同,相同温度时,高度h不同,这种温度计读数不同.
故主要的不足之处有①测量温度范围小;②温度读数受大气压影响
故本题答案是:(1)5.2;5.1;5.2;5.2;①变小;②均匀;封闭气体近似作等压变化
(2)①测量温度范围小;②温度读数受大气压影响
解析
解:(1)据表中数据计算得到相邻两次测量水柱的高度差依次为5.2;5.1;5.2;5.2;
①变小;因为管内水柱产生的压强远远小于一个大气压,封闭气体近似当作等压变化,根据盖-吕萨克定律
得到=c(常数)
则△V=c△T=c△t
设S为管的截面积,高度差△h==
即h随温度的变化而均匀变化.
(2)由于水的密度小,温度变化时,水柱高度受温度影响较大,水柱长度有限,这样温度计测量范围较小.同时大气压不同,相同温度时,高度h不同,这种温度计读数不同.
故主要的不足之处有①测量温度范围小;②温度读数受大气压影响
故本题答案是:(1)5.2;5.1;5.2;5.2;①变小;②均匀;封闭气体近似作等压变化
(2)①测量温度范围小;②温度读数受大气压影响
如图为气压式保温瓶的原理图,保温瓶内水面与出水口的高度差为h,瓶内密封空气体积为V,设水的密度为ρ,大气压强为p0,欲使水从出水口流出,求(设瓶内弯曲管的体积不计,压前水面以上管内无水,温度保持不变,各物理量的单位均为国际单位)
(1)水刚要从出水口流出时瓶内空气的压强为多少?
(2)瓶内空气压缩量△V至少为多少?
正确答案
解:(1)压水后水刚流出时:p2=p0+ρgh
(2)压水前:p1=p0,V1=V
V2=V-△V,由玻意耳定律:p1V1=p2V2
即p0V=(p0+ρgh)(V-△V)
解得:△V=.
答:(1)水刚要从出水口流出时瓶内空气的压强为p0+ρgh
(2)瓶内空气压缩量△V至少为.
解析
解:(1)压水后水刚流出时:p2=p0+ρgh
(2)压水前:p1=p0,V1=V
V2=V-△V,由玻意耳定律:p1V1=p2V2
即p0V=(p0+ρgh)(V-△V)
解得:△V=.
答:(1)水刚要从出水口流出时瓶内空气的压强为p0+ρgh
(2)瓶内空气压缩量△V至少为.
已知阿伏伽德罗常数为6.0×1023mol-1,在标准状态(压强p0=1atm、温度t0=0℃)下理想气体的摩尔体积都为22.4L,假设某理想气体的压强为1atm,体积为3L,温度为 27℃,求该气体的分子数(计算结果保留两位有效数字).
正确答案
解:设理想气体在标准状态下体积为V,由盖吕萨克定律得:
代入数据得:V=2.73L
该气体的分子数:N==
=7.31×1022
答:该气体的分子为7.3×1022
解析
解:设理想气体在标准状态下体积为V,由盖吕萨克定律得:
代入数据得:V=2.73L
该气体的分子数:N==
=7.31×1022
答:该气体的分子为7.3×1022
一粗细均匀的J型玻璃管竖直放置,左端封闭,右端(足够长)开口向上,左端封有一定质量的理想气体,初始状态左右两管水银面相平,如图所示.封闭气体的温度为27℃,大气压强为75cmHg.求:
①若沿右侧管壁缓慢加入5cm长的水银柱并与下方的水银合为一体,为使封闭气体保持原来的长度,应使气体的温度变为多少?
②此过程封闭气体分子的平均动能______(选填“增大”或“减小”),气体将______(选填“吸热”或“放热”)
正确答案
解:①初态:p1=p0=75 cmHg,T1=273+27K=300K
末态:p2=p0+5cmHg=80 cmHg,T2=?
由,解得:T2=320K 即t=47℃
故应使温度变为47℃.
②此过程温度升高,内能增大,而气体不做功,根据热力学第一定律得知,气体将吸热.
答:①应使气体的温度变为47℃;
②增大,吸热.
解析
解:①初态:p1=p0=75 cmHg,T1=273+27K=300K
末态:p2=p0+5cmHg=80 cmHg,T2=?
由,解得:T2=320K 即t=47℃
故应使温度变为47℃.
②此过程温度升高,内能增大,而气体不做功,根据热力学第一定律得知,气体将吸热.
答:①应使气体的温度变为47℃;
②增大,吸热.
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: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.
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.
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