- 盖—吕萨克定律(等压定律)
- 共127题
如图,上端开口的圆柱形气缸竖直放置,截面积为5×10-3m2,一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在气缸内,其压强为_____________Pa(大气压强取1.01×105Pa,g取10m/s2)。若从初温27℃开始加热气体,使活塞离气缸底部的高度由0.50m缓慢地变为0.51m,则此时气体的温度为_______℃。
正确答案
1.05×105;33
通过热学的学习,我们知道,气体的压强跟气体的温度有关。一定质量的气体在体积不变的情况下,气体温度升高时压强增大,气体温度降低时压强减小。1787年法国科学家查理通过实验研究,发现所有的气体都遵从这样的规律:一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度每升高(或降低)1℃,增加(或减小)的压强等于它在0℃时压强的。
(1)根据查理发现的规律,试写出一定质量的气体在体积不变的情况下,其压强与温度
t(摄氏温度)之间的函数关系式。
(2)根据查理发现的规律的表述可知,一定质量的气体在体积不变的情况下,其压强与摄氏温度t不成正比,若定义一种新的温度T,使查理发现的规律这样表述:一定质量的气体在体积不变的情况下,其压强与温度T成正比。试通过计算导出温度T与摄氏温度t的关系式。
正确答案
(1)Pt= P0(1+)(2)T=273+t
(1)设0℃时的压强为P0,t℃时的压强为Pt,
根据查理发现的规律的表述,得:
(Pt-P0)/t=P0/273
整理得:Pt= P0(1+) (7分)
(2)设温度为t1时的压强为P1, 温度为t2时的压强为P2,有:
P1= P0(1+t1)
P2= P0(1+t2)
所以有:P1/ P2=(273+t1)/(273+t2)
要使 P1/ P2=T1/T2
则有: T=273+t (15分)
(其它推导只要合理均给分)
(选修3-3选做题)
一圆柱形气缸,质量M为10 kg,总长度L为40 cm,内有一活塞,质量m为5 kg,截面积S为50 cm2,活塞与气缸壁间摩擦可忽略,但不漏气(不计气缸壁与活塞厚度),当外界大气压强p0为1×105 Pa,温度t0为7°C时,如果用绳子系住活塞将气缸悬挂起来,如图所示,气缸内气体柱的高L1为35 cm,g取10 m/s2。求:
(1)此时气缸内气体的压强;
(2)当温度升高到多少摄氏度时,活塞与气缸将分离。
正确答案
解:(1)p=p0-=(1×105-
)Pa=0.8×105 Pa
(2),
,t=47°C
(09·宁夏物理·34)(1)带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a,然后经过过程ab到达状态b或进过过程ac到状态c,b、c状态温度相同,如V-T图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为Pb、和PC,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac,则 (填入选项前的字母,有填错的不得分) ( )
A. Pb >Pc,Qab>Qac
B. Pb >Pc,Qabac
C. Pb c,Qab>Qac D. Pb c,Qab (2)图中系统由左右连个侧壁绝热、底部、截面均为S的容器组成。左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由可忽略容积的细管连通。 容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气,B上方封有氢气。大气的压强p0,温度为T0=273K,连个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1 p0。系统平衡时,各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸入恒温热水槽中,再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定,第三次达到平衡后,氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求 (i)第二次平衡时氮气的体积; (ii)水的温度。ac
正确答案
(i)(ii)
(i)考虑氢气的等温过程。该过程的初态压强为,体积为hS,末态体积为0.8hS。
设末态的压强为P,由玻意耳定律得
①
活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程。该过程的初态压强为1.1,体积为V;末态的压强为
,体积为
,则
②
③
由玻意耳定律得
④
(i i) 活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程。该过程的初态体积和温度分别为和
,末态体积为
。设末态温度为T,由盖-吕萨克定律得
⑤
(12分)如图所示,一导热性能良好的容器水平放置,两端是直径不同的两个圆筒,里面各有一个活塞,其横截面积分别为和
,质量分别是
,
。它们之间用一质量不计的轻质细杆相连。两活塞可在筒内无摩擦滑动,但不漏气。在气温是-23℃时,用销子M把B拴住,并把阀门K打开,使容器和大气相通,随后关闭K,此时两活塞间气体体积是300cm3,当气温升到T时把销子M拔去。若刚拔去销子M时两活塞的加速度大小为l.2m/s2(设大气压强为l.0×105Pa不变,容器内气体温度始终和外界气温相同。)
(1)分析说明刚拔去销子M时两活塞的加速度的方向。
(2)求温度T为多少?
正确答案
T2=300K
选取活塞和杆为研究对象,当拔去M时,其受力情况分析如下图所示。根据牛顿第二定律
得:
根据查理定律 得T2=300K
本题考查气体压强公式和牛顿第二定律,以活塞和杆为研究对象,分析受力情况,应用牛顿第二定律列式求解
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