- 气体的等容变化和等压变化
- 共891题
(1)下列说法正确的是______
A.继续给打足气的篮球打气是很困难的,这是因为此时气体分子之间存在着斥力的缘故
B.甲、乙两系统有微观态分别为N个和2N个,那么自发进行方向是甲→乙
C.热量不能从低温的物体自发地传到高温的物体
D.能量守恒定律是自然界普遍规律,节能只是为“减排”和节约开支而言
(2)夏日里池塘底部经常会冒出气泡.若视气泡内的气体为一定质量的理想气体,在气泡缓慢上升过程中若温度保持不变,则______
A.体积增大,吸收热量 B.体积减小,放出热量
C.体积增大,压强增大 D.气体对外做功,内能不变
(3)如图所示,水平放置的汽缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体,初始状态气体的体积为V1、温度为T1.现对汽缸缓缓加热,使汽缸内的空气温度从T1升高到T2.已知外界大气压强恒为P0.不计活塞与气缸之间的摩擦.此过程中被封闭气体的体积是否发生变化?说说你的理由.若发生变化,则变化了多少?
正确答案
解:(1)A、分子间距离较大,斥力很小几乎可以忽略,根本无法达到产生斥力的距离,使气体压强产生压力,故A错误
B、甲、乙两系统有微观态分别为N个和2N个,说明甲的熵值较小,根据熵增加原理可知,自发进行方向是甲→乙,故B正确.
C、根据热力学第二定律得知:热量不能从低温的物体自发地传到高温的物体,故C正确.
D、能量守恒定律是自然界普遍规律,但能源是有限的,节能就是要节约能源,不只是为了节约开支.故D错误.
故选:BC
(2)在气泡缓慢上升过程中,温度保持不变,压强减小,根据气态方程=c可知:V增大,即气泡体积增大,对外做功,由于温度不变,气体的内能不变,根据△U=W+Q可知,气体吸收热量,故AD正确,BC错误.
故选:AD.
(3)对汽缸缓缓加热,使汽缸内的空气温度从T1升高到T2,气缸内气体发生等压变化,根据=
及T2>T1得:则V2>V1.
所以气体体积增大了:△V=V2-V1=.
故答案为:
(1)BC;
(2)AD;
(3)此过程中被封闭气体的体积会发生变化,因为气体作等压变化,温度升高,体积增大,体积变化了.
解析
解:(1)A、分子间距离较大,斥力很小几乎可以忽略,根本无法达到产生斥力的距离,使气体压强产生压力,故A错误
B、甲、乙两系统有微观态分别为N个和2N个,说明甲的熵值较小,根据熵增加原理可知,自发进行方向是甲→乙,故B正确.
C、根据热力学第二定律得知:热量不能从低温的物体自发地传到高温的物体,故C正确.
D、能量守恒定律是自然界普遍规律,但能源是有限的,节能就是要节约能源,不只是为了节约开支.故D错误.
故选:BC
(2)在气泡缓慢上升过程中,温度保持不变,压强减小,根据气态方程=c可知:V增大,即气泡体积增大,对外做功,由于温度不变,气体的内能不变,根据△U=W+Q可知,气体吸收热量,故AD正确,BC错误.
故选:AD.
(3)对汽缸缓缓加热,使汽缸内的空气温度从T1升高到T2,气缸内气体发生等压变化,根据=
及T2>T1得:则V2>V1.
所以气体体积增大了:△V=V2-V1=.
故答案为:
(1)BC;
(2)AD;
(3)此过程中被封闭气体的体积会发生变化,因为气体作等压变化,温度升高,体积增大,体积变化了.
如图甲所示,竖直放置的汽缸内壁光滑,活塞厚度与质量均不计,在B处设有限制装置,使活塞只能在B以上运动,B以下汽缸的容积为V0,A、B之间的容积为0.2V0.开始时活塞在A处,温度为87℃,大气压强为p0,现缓慢降低汽缸内气体的温度,直至活塞移动到A、B的正中间,然后保持温度不变,在活塞上缓慢加砂,直至活塞刚好移动到B,然后再缓慢降低汽缸内气体的温度,直到-3℃.求:
(1)活塞刚到达B处时的温度TB;
(2)缸内气体最后的压强p;
(3)在图乙中画出整个过程的p-V图线.
正确答案
解:(1)缓慢降低汽缸内气体的温度,直至活塞移动到A、B的正中间,这个过程是等压过程:
根据盖吕萨克定律:
代入数据=
,
解得TB=330K,
然后保持温度不变,在活塞上缓慢加砂,直至活塞刚好移动到B,这个过程是等温过程,故活塞刚到达B处时的温度就为330K.
(2)保持温度不变,在活塞上缓慢加砂,直至活塞刚好移动到B,这个过程是等温过程:
根据玻意耳定律有:p0×1.1V0=p1×V0,
解得p1=1.1p0,
再接下是等容过程,根据查理定律有:=
,
解得p=0.9p0
(3)整个过程的p-V图线,如右所示.
答:(1)活塞刚到达B处时的温度TB为330K;
(2)缸内气体最后的压强p为0.9p0;
(3)整个过程的p-V图线,如上所示.
解析
解:(1)缓慢降低汽缸内气体的温度,直至活塞移动到A、B的正中间,这个过程是等压过程:
根据盖吕萨克定律:
代入数据=
,
解得TB=330K,
然后保持温度不变,在活塞上缓慢加砂,直至活塞刚好移动到B,这个过程是等温过程,故活塞刚到达B处时的温度就为330K.
(2)保持温度不变,在活塞上缓慢加砂,直至活塞刚好移动到B,这个过程是等温过程:
根据玻意耳定律有:p0×1.1V0=p1×V0,
解得p1=1.1p0,
再接下是等容过程,根据查理定律有:=
,
解得p=0.9p0
(3)整个过程的p-V图线,如右所示.
答:(1)活塞刚到达B处时的温度TB为330K;
(2)缸内气体最后的压强p为0.9p0;
(3)整个过程的p-V图线,如上所示.
如图所示,一导热性能良好、内壁光滑的气缸竖直放置,在距气缸底部l=36cm处有一与气缸固定连接的卡环,活塞与气缸底部之间封闭了一定质量的气体.当气体的温度T0=300K、大气压强p0=1.0×105Pa时,活塞与气缸底部之间的距离l0=30cm,不计活塞的质量和厚度.现对气缸加热,使活塞缓慢上升,求:
①活塞刚到卡环处时封闭气体的温度T1.
②封闭气体温度升高到T2=540K时的压强p2.
正确答案
解:①设气缸的横截面积为S,由盖-吕萨克定律有:
代入数据得:T1=360K
②由查理定律有:
代入数据得:
答:活塞刚到卡环处时封闭气体的温度为360K.
②封闭气体温度升高到T2=540K时的压强为1.5×105Pa.
解析
解:①设气缸的横截面积为S,由盖-吕萨克定律有:
代入数据得:T1=360K
②由查理定律有:
代入数据得:
答:活塞刚到卡环处时封闭气体的温度为360K.
②封闭气体温度升高到T2=540K时的压强为1.5×105Pa.
某居民楼发生爆炸,造成多人受伤,事故原因被认定为使用煤气不当造成泄漏.一般情况下,煤气爆炸时房间内气体温度会从常温迅速升高到550℃,甚至更高.请你估算出发生爆炸时产生的气体的压强是大气压的多少倍?
正确答案
爆炸瞬间可认为房间内气体经历了一个等容的过程,爆炸前室内气体可看作常温常压,故首先应假设是一个等容的过程.
初状态参量:p1=1atm,T1=(27+273)K=300 K,
设爆炸时气体压强为:p2;T2=(550+273)K=823 K,
由查理定律得:p2=T2
解得:p2=2.74a tm,即约等于大气压的2.74倍.
答:爆炸时产生的气体的压强是大气压的2.74倍.
解析
爆炸瞬间可认为房间内气体经历了一个等容的过程,爆炸前室内气体可看作常温常压,故首先应假设是一个等容的过程.
初状态参量:p1=1atm,T1=(27+273)K=300 K,
设爆炸时气体压强为:p2;T2=(550+273)K=823 K,
由查理定律得:p2=T2
解得:p2=2.74a tm,即约等于大气压的2.74倍.
答:爆炸时产生的气体的压强是大气压的2.74倍.
(2016•嘉定区一模)在“研究一定质量理想气体在温度不变时,压强和体积的关系”实验中.某同学按如下步骤进行实验:
①将注射器活塞移动到体积适中的V0位置,接上软管和压强传感器,通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0.
②用手握住注射器前端,开始缓慢推拉活塞改变气体体积.
③读出注射器刻度表示的体积V,通过DIS系统记录下此时的V与压强p.
④重复②③两步,记录5组数据.作p-图.
(1)在上述步骤中,该同学对器材操作的错误是:______.因为该操作通常会影响气体的______(填写状态参量).
(2)若软管内容积不可忽略,按该同学的操作,最后拟合出的p-直线应是图a中的______.(填写编号)
(3)由相关数学知识可知,在软管内气体体积△V不可忽略时,p-图象为双曲线,试用玻意耳定律分析,该双曲线的渐近线(图b中的虚线)方程是p=______.(用V0、p0、△V表示)
正确答案
解:(1)、在进行该实验室要保持被封闭气体的温度不变化,所以试验中,不能用手握住注射器前端,否则会使气体的温度发生变化.
(2)、在p-图象中,试验中因软管的体积不可忽略,活塞中的气体的体积要比实际体积要小,所以压强P会偏大,应是图a中的1图线
(3)、在软管内气体体积△V不可忽略时,被封闭气体的初状态的体积为V0+△V,压强为P0,末状态的体积为V+△V,压强为P,由等温变化有:
P0(V0+△V)=P(V+△V)
解得:P=P0()
当式中的V趋向于零时,有:P=P0()
即该双曲线的渐近线(图b中的虚线)方程是:P=P0()
故答案为:(1)用手握住注射器前端,温度;(2)1;(3)P0()
解析
解:(1)、在进行该实验室要保持被封闭气体的温度不变化,所以试验中,不能用手握住注射器前端,否则会使气体的温度发生变化.
(2)、在p-图象中,试验中因软管的体积不可忽略,活塞中的气体的体积要比实际体积要小,所以压强P会偏大,应是图a中的1图线
(3)、在软管内气体体积△V不可忽略时,被封闭气体的初状态的体积为V0+△V,压强为P0,末状态的体积为V+△V,压强为P,由等温变化有:
P0(V0+△V)=P(V+△V)
解得:P=P0()
当式中的V趋向于零时,有:P=P0()
即该双曲线的渐近线(图b中的虚线)方程是:P=P0()
故答案为:(1)用手握住注射器前端,温度;(2)1;(3)P0()
在做《研究温度不变时气体压强与体积的关系》实验时,要采取以下做法:
A、用橡皮帽堵住注射器的小孔 B、移动活塞要缓慢 C、实验时,不要用手握住注射器
以上做法中______是为了保证实验的恒温条件,______是为了保证气体的质量不变.(填入相应的字母代号)
正确答案
解:由题意可知,要控制温度不变,则实验过程中,要缓慢推动注射器活塞以及不用手握注射器筒;而橡皮帽堵住注射器的小孔是控制质量不变.
故选:B、C,A
解析
解:由题意可知,要控制温度不变,则实验过程中,要缓慢推动注射器活塞以及不用手握注射器筒;而橡皮帽堵住注射器的小孔是控制质量不变.
故选:B、C,A
在图所示的气缸中封闭着温度为100℃的空气,一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接,重物和活塞均处于平衡状态,这时活塞离缸底的高度为10cm,如果缸内空气温度变为0℃,不计活塞与气缸壁间无摩擦,求:
①重物是上升还是下降?
②这时重物将从原处移动多少厘米?
正确答案
解:①缸内气体温度降低,压强减小,故活塞下移,重物上升.
②分析可知缸内气体作等压变化.设活塞截面积为S cm2,气体初态体积V1=10S cm3,温度T1=373 K,末态温度T2=273 K,体积设为V2=hScm3(h为活塞到缸底的距离)
据 可得
h=7.4 cm
则重物上升高度△h=10-7.4=2.6 cm
答:①重物上升
②这时重物将从原处移动2.6厘米?
解析
解:①缸内气体温度降低,压强减小,故活塞下移,重物上升.
②分析可知缸内气体作等压变化.设活塞截面积为S cm2,气体初态体积V1=10S cm3,温度T1=373 K,末态温度T2=273 K,体积设为V2=hScm3(h为活塞到缸底的距离)
据 可得
h=7.4 cm
则重物上升高度△h=10-7.4=2.6 cm
答:①重物上升
②这时重物将从原处移动2.6厘米?
如图所示,开口向上竖直放置的内壁光滑气缸,其侧壁是绝热的,底部导热,内有两个质量均 为m的密闭活塞,活塞A导热,活塞B绝热,将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分.初状态整个装置静止不动且处于平衡状态,Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l0,温度为T0.设外界大气压强为P0保持不变,活塞横截面积为S,且mg=P0S,环境温度保持不变.求:在活塞A上逐渐添加铁砂,当铁砂质量等于2m时,两活塞在某位置重新处于平衡,活塞B下降的高度.
正确答案
解:对I气体,初状态,末状态
由玻意耳定律得:
所以,
对 I I气体,初状态,末状态
由玻意耳定律得:
所以,l2=l0
B活塞下降的高度为:
答:活塞 B 下降的高度为l0
解析
解:对I气体,初状态,末状态
由玻意耳定律得:
所以,
对 I I气体,初状态,末状态
由玻意耳定律得:
所以,l2=l0
B活塞下降的高度为:
答:活塞 B 下降的高度为l0
如图1所示是验证查理定律的DIS实验.与压强传感器相连的试管内装有密闭的空气和与温度传感器相连的热敏元件.
(1)在一次实验中,计算机屏幕显示如图2所示的图象,所描绘的图线与纵坐标的交点表示______.
(2)与初始状态相比,压强传感器显示的压强变化量△P与试管内气体所降低的温度△t之间的关系图3是______.
正确答案
解:(1)P-t图线与纵坐标的交点表示t=0°C时封闭气体的气压;
(2)根据查理定律,
;
由于T=t+273,故△T=△t;
故△P-△T图象是一条通过坐标原点的直线,故ABD错误,C正确;
故答案为:(1)0℃时气体的压强;(2)C.
解析
解:(1)P-t图线与纵坐标的交点表示t=0°C时封闭气体的气压;
(2)根据查理定律,
;
由于T=t+273,故△T=△t;
故△P-△T图象是一条通过坐标原点的直线,故ABD错误,C正确;
故答案为:(1)0℃时气体的压强;(2)C.
用DIS研究一定质量气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图1所示,用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究气体的压强与体积关系.实验中气体的质量保持不变,气体的体积直接读出,气体的压强是由图中压强传感器等计算机辅助系统得到.请回答下列有关问题.
(1)完成本实验的基本要求是(多选)______
A.在等温条件下操作.
B.封闭气体的容器密封良好.
C.必须弄清所封闭气体的质量.
D.气体的压强和体积必须用国际单位.
(2)甲同学在做本实验时,按实验要求组装好实验装置,然后缓慢推动活塞,使注射器内空气柱从初始体积20.0mL减为12.0mL.实验共测出五组数据,每次体积值直接从注射器的刻度读出并输入计算机,同时由压强传感器测得对应体积的压强值.实验完成后,计算机屏幕上显示出如下表所示的实验结果:
仔细观察不难发现,pV(×105Pa•mL)一栏中的数值越来越小,造成这一现象的原因可能是 (单选)______
A.实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大.
B.实验时环境温度增大了.
C.实验时外界大气压强发生了变化.
D.实验时注射器的空气向外发生了泄漏.
(3)根据你在第(2)题中的选择,为了减小误差,你应当采取的措施是:______.
(4)乙同学实验操作规范正确,根据实验数据画出如图2所示的V-1/p图线不过坐标原点,则截距b代表______.
正确答案
解:(1)A、B、本实验的条件是:温度不变、气体质量一定,所以要在等温条件下操作,注射器密封性要好.故A正确、B正确.
C、本实验研究质量一定的气体压强与体积的关系,不需要测量气体的质量.故C错误.
D、本实验研究气体的压强和体积的比例关系,单位无需统一为国际单位.故D错误
故选AB;
(2)A、实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大,不会影响气压与体积,故A错误;
B、实验时环境温度增大了,根据理想气体状态方程=C,PV乘积变大,故B错误;
C、封闭气体压强与外界大气压强无关,故C错误;
D、实验时注射器的空气向外发生了泄漏,根据理想气体状态方程=C,常数C与质量有关,变小,故PV乘积减小,故D正确;
故选D;
(3)增加连接处密封性,在注射器活塞上加润滑油;
(4)注射器与压强传感器连接部位的气体体积;
故答案为:(1)AB; (2)D;(3)增加连接处密封性,在注射器活塞上加润滑油;(4)注射器与压强传感器连接处细管内气体体积.
解析
解:(1)A、B、本实验的条件是:温度不变、气体质量一定,所以要在等温条件下操作,注射器密封性要好.故A正确、B正确.
C、本实验研究质量一定的气体压强与体积的关系,不需要测量气体的质量.故C错误.
D、本实验研究气体的压强和体积的比例关系,单位无需统一为国际单位.故D错误
故选AB;
(2)A、实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大,不会影响气压与体积,故A错误;
B、实验时环境温度增大了,根据理想气体状态方程=C,PV乘积变大,故B错误;
C、封闭气体压强与外界大气压强无关,故C错误;
D、实验时注射器的空气向外发生了泄漏,根据理想气体状态方程=C,常数C与质量有关,变小,故PV乘积减小,故D正确;
故选D;
(3)增加连接处密封性,在注射器活塞上加润滑油;
(4)注射器与压强传感器连接部位的气体体积;
故答案为:(1)AB; (2)D;(3)增加连接处密封性,在注射器活塞上加润滑油;(4)注射器与压强传感器连接处细管内气体体积.
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