- 气体等容变化的P-T图象
- 共315题
图中A、B气缸的长度和截面积分别为30cm和20cm2,C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞,D为阀门.整个装置均由导热材料制成.起初阀门关闭,A内有压强PA=2.0×105帕的氮气.B内有压强PB=1.0×105帕的氧气.阀门打开后,活塞C向右移动,最后达到平衡.假定氧气和氮气均为理想气体,连接气缸的管道体积可忽略.求:
①活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强;
②活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热(简要说明理由).
正确答案
解析
解:①由玻意耳定律得:
对A部分气体有:pALS=p(L+x)S ①
对B部分气体有:pBLS=p(L-x)S ②
由①+②得:p==
Pa=1.5×105Pa ③
将③代入①得:x=10cm
②活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功,而气体发生等温变化,内能不变,故根据热力学第一定律可知A中气体从外界吸热.
答:
①活塞C移动的距离为10cm,平衡后B中气体的压强1.5×105Pa;
②活塞C移动过程中A中气体是吸热.
如图所示,内径均匀的直角细玻璃管ABC两端开口,AB段竖直,BC段水平,AB=100cm,BC=40cm,在水平段BC内有一长10cm的水银柱,其左端距B点10cm,环境温度为330K时,保持BC段水平,将玻璃管A端缓慢竖直向下插入大水银槽中,使A端在水银面下10cm.已知大气压为75cmHg且保持不变,若环境温度缓慢升高,求温度升高到多少K时,水银柱刚好全部溢出.
正确答案
解析
解:由题意分析可知,A端插入水银槽后,液柱向右移动10cm
初状态:T1=330k,V2=110S
末状态:V2=130S
体发生等压变化,由盖吕萨克定律可得:
代入解得T2=
答:温度升高到390K时,水银柱刚好全部溢出.
一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C,其状态变化过程的p-V图象如图所示.已知该气体在状态A时的温度为27℃.则:
①该气体在状态B.C时的温度分别为多少℃?
②该气体从状态A到状态C的过程中是吸热,还是放热?传递的热量是多少?
正确答案
解析
解;①对于理想气体由图象可知:A→B等容变化,由查理定律得:
代入数据得:TB=100K…①
又:T=273+t…②
①②得:tB=-173℃
B→C等压变化,由盖吕萨克定律得
代入数据得:TC=300K…③
②③联立得:tC=27℃
②A到状态C体积增大,对外做功,即W<0,TA=TC,所以,A到状态C的过程中内能变化量为0.
由热力学第一定律得:Q>0,所以A→C的过程中是吸热.
吸收的热量Q=W=P△V=1×105×(3×10-3-1×10-3)J=200J
答:①B、C时的温度分别为-173℃,27℃
②A到状态C的过程中吸热,吸了200J.
在“探究气体等温变化的规律”实验中,封闭的空气如图所示,U形管粗细均匀,右端开口,已知外界大气压为76cmHg,图中给出了气体的两个不同的状态.
(1)实验时甲图气体的压强为______cmHg,乙图气体压强为______cmHg.
(2)实验时某同学认为玻璃管的横截面积S可不用测量,这一观点正确吗?
答:______(选填“正确”或“错误”).
正确答案
解析
解:(1)由连通器原理可知,甲图中气体压强为p0=76cmHg,乙图中气体压强为p0+4cmHg=80cmHg.
(2)由玻意耳定律p1V1=p2V2,即p1l1S=p2l2S,即p1l1=p2l2(l1、l2为空气柱长度),所以玻璃管的横截面积可不用测量.
故答案为:(1)76;80;(2)正确
如图所示,一根上细下粗、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端开口、下端封闭,上端足够长,下端(粗端)中间有一段水银封闭了一定质量的理想气体.现对气体缓慢加热,气体温度不断升高,水银柱上升,则被封闭气体体积和热力学温度的关系最接近哪个图象( )
正确答案
解析
解:当水银柱未进入细管时,封闭气体压强不变,发生等压变化,根据盖-吕萨克定律,体积与热力学温度成正比,=
,V-t图象是过原点的倾斜的直线.
当水银柱进入细管时,封闭气体的压强逐渐增大,由题可知,T增大,V增大,由气态方程,得
=
,图线上的点与原点连线的斜率K=
,当P增大时,K减小.
当水银柱完全进入粗管时,封闭气体压强不变,发生等压变化,根据盖-吕萨克定律,体积与热力学温度成正比,=
,V-t图象也是过原点的倾斜的直线,因为P1<P2 则这段直线斜率减小.
故选A.
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