- 熵增加原理
- 共215题
一定质量的理想气体发生如图所示A-C-B的状态变化,其中A、B间的虚线为等温双曲线,则气体在A、B、C三个状态时相比,有
A.单位体积内气体分子数
B.分子平均速率
C.气体分子平均一次碰撞器壁对器壁的冲量
D.气体分子在单位时间内对器壁单位面积作用的总冲量
正确答案
CD
从图中可知,气体在A、B、C三个状态时的体积和温度和关系分别为:.故单位体积内的分子数(与体积成反比)为
,分子平均速率为
.即A、B两选项均不对.
气体一次碰撞器壁对器壁的冲量为I=2m,故
,C选项正确.
气体分子在单位时间内对器壁单位面积作用的总冲量即为气体的压强,由如图所示,,故D选项正确.
由气体压强微观定义式p=F/S=F·t/(S·t)得:p=,E选项中所说气体分子在单位时间内对器壁单位面积的碰撞次数就是指式中的
,其中N为气体分子在t时间内作用于器壁S面积的分子总数.由于
,而
,所以E选项不正确.
思路点拨:本题实质上仍然是考查气体压强的微观决定式,以及在气体状态变化过程中遵循的实验规律,更侧重于对压强微观决定式导出的中间过程的考查.
小结:本题中E选项中的关系都能够通过表达式p=
以及如图中所示的
的关系较容易地判断出来,比如
的关系,由图可知
,而
(表示
),所以
.但是
的关系用这种方法就判断不出来了,由
.故无法由上面表达式判断N/(S·t)的关系,这时,我们应换一个角度来考虑:由于
,说明在A、C两态单位体积内的分子数相等,由
,说明A态分子热运动快,因此A态气体分子在单位时间对器壁单位面积的碰撞次数较多,即
.通过此题我们应注意平时对选择题的解答不要轻易选“不能确定”这个选项,要试着当一个途径走不通时,换一个角度、换一个途径去解决.
温度为27℃,压强为2atm的氧气的密度为多少?
正确答案
某人在做测定水的汽化热实验时,得到的数据如下:铜制量热器小筒的质量M1=200g,通入水蒸气前筒内水的质量M2=350g,温度t1=14℃;通入t2=100℃的水蒸气后水的温度为t3=36℃,水的质量变为M3=364g,他测得的水的汽化热L是多少?[铜的比热C铜=3.9×102J/(Kg.K)]
正确答案
2.2×106焦/千克
加入的水蒸气的质量为M4= M3- M2=364-350=14g,水蒸气液化为水又降温后放出的热量为 Q1= M4L+ M4c水(t2- t3)
量热器中的水和量热器小筒升温所吸收的热量为
Q2= M1C铜(t3- t1)+ M2 c水(t3- t1)
根据能量守恒Q1= Q2 即M4L+ M4c水(t2- t3)= M1C铜(t3- t1)+ M2 c水(t3- t1)
统一单位后,把数值代入上式,可得
L= 2.2×106焦/千克.
因为在相同的热学状态下,汽化热等于凝结热,
所以此时水的汽化热为L= 2.2×106焦/千克.
一根长50cm、两端开口的直玻璃管,竖直插入水银槽中,它的上口距水银面10cm。现将管的上口堵住,然后缓慢竖直提出水银面,则管内水银柱的长度为多大?(外界大气压支持75cmHg,温度不变)
正确答案
9cm
本题考查气体状态方程
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)
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