- 有序、无序和熵
- 共288题
如图所示,有一热空气气球,为了保持内外压强相等,在气球的下方开一小孔与外部空气相通.在气球的内部安装一温度调节器,通过调节气球内部空气的温度使气球上升或下降.已知气球的容积,(设气球内部空气温度变化时其容积保持不变),气球质量(球内空气质量不计在内)为180Kg.地面大气温度为280K,大气密度为1.2kg/
.那么为了使气球从地面上升,对气球内空气最低应加热到多少度?
正确答案
400K
如图11-2-11所示,粗细均匀的弯曲玻璃管A、B 两端开口.管内有一段水银柱,右管内气柱长为39 cm,中管内水银面与管口A之间气柱长为40 cm.先将B端封闭,再将左管竖直插入水银槽,设整个过程温度不变,稳定后右管内水银面比中管内水银面高 2 cm.求:
(1)稳定后右管内的气体压强p;
(2)左管A端插入水银槽的深度h.(大气压强p0=76 cmHg)
正确答案
(1)78 cmHg (2)7 cm
(1)设均匀玻璃管的横截面积为S,插入水银槽后对右管内气体,由玻意耳定律得:
p0l0S=p(l0-Δh/2)S,
所以p=78 cmHg.
(2)插入水银槽后左管内气体压强:
p′=p+ρgΔh=80 cmHg,
左管内、外水银面高度差h1==4 cm,
对中、左管内气体有p0lS=p′l′S,
得l′=38 cm,
左管插入水银槽深度
h=l+Δh/2-l′+h1=7 cm.
(1)下列现象中,能说明液体存在表面张力的有 _________.
(2)密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大. 从分子动理论的角度分析,这是由于分子热运动的____________增大了. 该气体在温度T1、T2 时的分子速率分布图象如题12A-1 图所示,则T1 _________(选填“大于”或“小于”)T2.
正确答案
A B 平均动能 小于
(A)说明液体表面存在张力的有AB(2)压强增大,是由于分子平均动能增大了,单个分子撞击容器壁产生的平均作用力增大了,温度越高分子平均速率越大,速率小的百分比会减小
一定质量的空气,27℃的体积为0.01 m3,在压强不变的情况下,温度升高100℃时的体积为多少?
正确答案
0.012 5 m3
初状态 V1="0.01" m3, T1="300" K
末状态 V2=? T2="373" K
由盖·吕萨克定律 代入已知数据得
V2="0.012" 5 m3
(1)(9分)一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量,内能增加了4.2×105J。是气体对外界做了功,还是外界对气体做了功?做了多少焦耳的功?
(2)(9分)如图所示,固定在水平面上的倾角为α的光滑斜面,长为s,一个质量为m的物体自A点从静止滑下,在由A滑到底端B的过程中,求:
①重力的冲量是多少?
②物体滑到斜面底端时的动量是多大?
正确答案
(1)外界对气体做了1.6×105J的功
(2)①
②
(1)外界对气体做了1.6×105J的功
(2)①
②
为适应太空环境,去太空旅行的航天员都要穿航天服。航天服有一套生命系统,为航天员提供合适的温度、氧气和气压,让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为1.0×105Pa,气体体积为2L,到达太空后由于外部气压低,航天服急剧膨胀,内部气体体积变为4L,使航天服达到最大体积。若航天服内气体的温度不变,将航天服视为封闭系统。
①求此时航天服内的气体压强;
②若开启航天服封闭系统向航天服内充气,使航天服内的气压恢复到9.0×104 Pa,则需补充1.0×105 Pa的等温气体多少升?
正确答案
①p2=5×104Pa②V=1.6L
①航天服内气体经历等温过程,
p1=1.0×105Pa,V1=2L,V2=4L
由玻意耳定律 p1V1=p2V2 (3分)
得p2=5×104Pa (1分)
②设需要补充的气体体积为V,将补充的气体与原航天服内气体视为一个整体,充气后的气压p3=9.0×104Pa
由玻意耳定律 p1(V1+V)=p3V2 (3分) 得V=1.6L (2分)
如图,一个玻璃管竖直放置,开口向上,一小段水银柱封闭一定质量的空气,23℃时空气之长60cm,外界大气压始终保持1atm不变,问,当温度降低到0℃时,空气柱长度为多少?
正确答案
以水银柱封闭的气体为研究对象,根据盖吕萨克定律
略
如图所示,在一端封闭的U形管中用水银柱封一段空气柱L,当空气柱的温度为14℃时,左臂水银柱的长度h1=10cm,右臂水银柱长度h2=7cm,气柱长度L=15cm;将U形管放入100℃水中且状态稳定时,h1变为7cm。分别写出空气柱在初末两个状态的气体参量,并求出末状态空气柱的压强和当时的大气压强(单位用cmHg)。
正确答案
75.25 cmHg;72.25 cmHg
对于封闭的空气柱(设大气压强为p0)
初态:p1=" p0+" h2- h1 =( p0-3)cmHg
V1=LS=15S(cm3)
T1="287" K (三个参量表达正确得3分,用长度表示体积的可以不扣分)
末态h1ˊ=7cm,h2ˊ=10cm,
故压强p2=" p0+" h2′- h1′=(p0+3)cmHg
V2=(L+3)S=18S(cm3)
T2="373" K (三个参量表达正确得3分,用长度表示体积的可以不扣分)
由理想气体状态方程得 (1分)
解得,大气压强为p0=72.25 cmHg
在100℃水中时,空气柱压强为p2=75.25 cmHg (2分)
今有一质量为M的气缸,用质量为m的活塞封有一定质量的理想气体,当气缸水平横放时,空气柱长为L0(如图甲所示),若将气缸按如图乙悬挂保持静止时,求气柱长度为多少?已知大气压强为P0,活塞的横截面积为S,它与气缸之间无摩擦且不漏气,且气体温度保持不变.
正确答案
L=p0 L0s/( p0 s- Mg)
对缸内理想气体,平放初态:p1=p0,v1=L0s (2分)
悬挂末态:对缸体,Mg+p2s=p0s 即p2= p0- Mg/s , v2=LS (3分)
由玻意耳定律:p1 v1= p2 v2,即p0 L0s=(p0- Mg/s)LS (3分)
得:气柱长度为L=p0 L0s/( p0 s- Mg) (2分)
如果已知铜制量热器小筒的质量是150克,里面装着100克16℃的水,放入9克0℃的冰,冰完全熔化后水的温度是9℃,利用这些数据求冰的熔化热是多少?[铜的比热C铜=3.9×102J/(Kg.K)]
正确答案
3.3×105焦/千克
9克0℃的冰熔化为0℃的水,再升高到9℃,总共吸收的热量
Q吸=m冰λ+m冰c水(9℃-0℃)
量热器中的水和量热器小筒从16℃降到9℃放出的热量
Q放=m水c水(16℃-9℃)+m筒c铜(16℃-9℃)
因为Q吸=Q放,所以 m冰λ+m冰c水(9℃-0℃)=(m水c水+m筒c铜)(16℃-9℃)
统一单位后,把数值代入上式,可得
λ= 3.3×105焦/千克
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