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题型:简答题
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简答题

如图所示,一个内壁光滑的圆柱形汽缸,高度为、底面积为,缸内有一个质量为的活塞,封闭了一定质量的理想气体.温度为热力学温标0时,用绳子系住汽缸底,将汽缸倒过来悬挂起来,汽缸处于竖直状态,缸内气体高为0。已知重力加速度为,大气压强为0,不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦,求:

(1)采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离,缸内气体的温度至少要升高到多少?

(2)当活塞刚要脱离汽缸时,缸内气体的内能增加量为△,则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少?

正确答案

(1)

(2)

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简答题

如图所示,长为31cm、内径均匀的细玻璃管开口向上竖直放置,管内水银柱的上端正好与管口齐平,封闭气体的长为10cm,温度为27℃,外界大气压强不变。若把玻璃管在竖直平面内缓慢转至开口竖直向下,这时留在管内的水银柱长为15cm,然后再缓慢转回到开口竖直向上,求:

(1)大气压强的值; 

(2)玻璃管重新回到开口竖直向上时空气柱的长度; 

(3)当管内气体温度升高到多少时,水银柱的上端恰好重新与管口齐平?

正确答案

解:(1)P1=P0+21cmHg,V1=10S,T1=300K,P2=P0-15cmHg,V2=10S,T2=300K

P1V1=P2V2

P0=75cmHg

(2)P3=75+15=90cmHg,V3=LS

P1V1=P3V3

L=10.67cm

(3)P4=P3=90cmHg,V4=(31-15)S=16S,T3=300K

T4=450K

t=177℃

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简答题

如图,一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封,上端封闭但留有一抽气孔。管内下部被活塞封住一定量的气体(可视为理想气体),气体温度为T1。开始时,将活塞上方的气体缓慢抽出,当活塞上方的压强达到p0时,活塞下方气体的体积为V1,活塞上方玻璃管的容积为2.6V1。活塞因重力而产生的压强为0.5p0。继续将活塞上方抽成真空并密封,整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变,然后将密封的气体缓慢加热。求:

(1)活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度;

(2)当气体温度达到1.8T1时气体的压强。

正确答案

解:(1)由玻意耳定律得:,式中V是抽成真空后活塞下方气体体积

由盖·吕萨克定律得:

解得:T'=1.2T

(2)由查理定律得:

解得:p2=0.75p0

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简答题

我国陆地面积S=960万平方千米,若地面大气压p0=1.0×105 Pa,地面附近重力加速度g取10 m/s2,空气平均摩尔质量M0=3.0×10-2 kg·mol-1,阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1,试估算:

(1)我国陆地上空空气的总质量M

(2)我国陆地上空空气的分子总数n

(3)地面附近温度为270 K的1 m3空气在温度为300 K时的体积。

正确答案

解:(1)大气压可看做是由空气的重力产生的,则:

代入数据解得:M=9.6×1016 kg

(2)分子总数=1.9×1042

(3)气体做等压变化,有:

代入数据,解得:V2=1.1 m3

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简答题

如图所示,两个可导热的气缸竖直放置,它们的底部都由一细管连通(忽略细管的容积)。两气缸各有一个活塞,质量分别为m1和m2,活塞与气缸无摩擦。活塞的下方为理想气体,上方为真空。当气体处于平衡状态时,两活塞位于同一高度h。(已知m1=3m,m2=2m)

(1)在两活塞上同时各放一质量为m的物块,求气体再次达到平衡后两活塞的高度差(假定环境温度始终保持为T0)。

(2)在达到上一问的终态后,环境温度由T0缓慢上升到T,试问在这个过程中,气体对活塞做了多少功?气体是吸收还是放出了热量?(假定在气体状态变化过程中,两物块均不会碰到气缸顶部)。

正确答案

解:(1)设左、右活塞的面积分别为A'和A,由于气体处于平衡状态,故两活塞对气体的压强相等,即:

由此得:

在两个活塞上各加一质量为m的物块后,右活塞降至气缸底部,所有气体都在左气缸中

在初态,气体的压强为,体积为;在末态,气体压强为,体积为(x为左活塞的高度)

由玻意耳-马略特定律得:

解得:,即两活塞的高度差为

(2)当温度由T0上升至T时,气体的压强始终为,设x'是温度达到T时左活塞的高度,由盖·吕萨克定律得:

活塞对气体做的功为:

由热力学第一定律:,W<0,ΔU>0,∴Q>0,在此过程中气体吸收热量

下一知识点 : 气体等压变化的V-T图象
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