- 理想气体的状态方程
- 共891题
如图，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中：
（1）如果环境保持恒温，下列说法正确的是______．
A．每个气体分子的速率都不变
B．气体分子平均动能不变
C．水平外力F逐渐变大
D．气体内能减少
E．气体放热
F．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现
G．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违反热力学第二定律
（2）如果环境保持恒温，分别用P、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下列图象表示的是______
（3）如果在上述过程中，环境温度变化，气体对外界做功8×104J，吸收热量1.2×105J，求内能的变化量为______J．
正确答案
（1）A、B、封闭气体等温膨胀过程，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，不是每个分子动能都不变，故A错误，B正确；
C、气体等温膨胀，根据玻意耳定律PV=C，可知气压不断减小，故内外压力差变大，向左，故F逐渐变大，故C正确；
D、封闭气体等温膨胀过程，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，气体分子势能不计，故内能不变，故D错误；
E、根据热力学第一定律△U=Q+W，内能不变，气体膨胀，对外做功，即W＜0，故Q＞0，吸热，故E错误；
F、内能不变，气体膨胀，对外做功，吸热，仍满足热力学第一定律△U=Q+W，故F错误；
G、封闭气体从大气热源吸热，封闭气体与大气是两个有温度差的热源，故G错误；
故选BC．
（2）A：双曲线的方程：PV=恒量，故A正确，B错误；
C：①到②的过程体积减小，与题意相悖，故C错误；
D：①到②的过程温度不变，压强减小，根据玻意耳定律，气体的体积增大，故D正确．
故选：AD
（3）对①到②过程根据热力学第一定律公式△E=Q+W，求解得：△E=Q+W=-8×104+1.2×105（J）=4×104J
故答案为：（1）BCG （2）AD （3）4×104
（1）如图所示，用一绝热的活塞将一定质量的理想气体密封在绝热的气缸内（活塞与气缸壁之间无摩擦），现通过气缸内一电阻丝对气体加热，则以下图象中能正确反映气体的压强p、体积V和温度T之间关系的是______．
（2）一定质量的理想气体从状态A开始做等温膨胀变化到状态B．此过程中气体对外做功为W，则该过程中气体分子的平均动能______（选填“增大”、“减小”或“不变”），气体______（选填“吸收”或“放出”）热量为______．
正确答案
（1）电阻丝对气体加热时，活塞向上缓慢移动，气缸内气体压强不变，发生等压膨胀，根据盖•吕萨克定律可知：气体的体积与热力学温度成正比，V-T图线是过原点的倾斜的直线，P-T图线是平行于T轴的直线．
故选BD
（2）一定质量的理想气体发生等温变化，其内能不变，即△U=0．气体对外做功为W，根据热力学第一定律△U=-W+Q得知，气体吸收热量Q=W．
故答案为：（1）BD；（2）不变，吸收，W
在压强p-温度T的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状态变化过程：第一种变化是从状态A到状态B，外界对该气体做功为6J；第二种变化是从状态A到状态C，该气体从外界吸收热量为9J．图线AC反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零．求：
（1）从状态A到状态C过程，该气体对外界做功W1和其内能的增量△U1；
（2）从状态A到状态B过程，该气体内能的增量△U2及其从外界吸收的热量Q2．
正确答案
（1）从状态A到状态C过程，气体发生等容变化，该气体对外界做功W1=0
根据热力学第一定律 有△U1=W1﹢Q1
内能的增量△U1=Q1=9J
（2）从状态A到状态B过程，体积减小，温度升高
该气体内能的增量△U2=△U1=9J
根据热力学第一定律 有△U2=W2﹢Q2
从外界吸收的热量 Q2=△U2-W2=3J
答：（1）从状态A到状态C过程，该气体对外界做功W1=0，其内能的增量△U1=9J；
（2）从状态A到状态B过程，该气体内能的增量△U2为9J，从外界吸收的热量Q2为3J．
[物理--选修3-3]
（1）关于热学现象和规律，下列说法中正确的是 ．（填写选项前的字母）
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．达到热平衡的两个物体具有相同的热量
C．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律
D．水不容易被压缩说明分子间存在分子力
（2）如图所示的气缸中封闭着一定质量的理想气体，一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接，活塞和气缸都导热，活塞与气缸间无摩擦，原先重物和活塞均处于平衡状态，因温度下降使气缸中气体做等压变化，下列说法正确的是 ．（填写选项前的字母）
A．重物上升，气体放出热量
B．重物上升，气体吸收热量
C．重物下降，气体放出热量
D．重物下降，气体吸收热量．
正确答案
（1）A、布朗运动是固体小颗粒的运动，不是液体分子的运动，故A错误；
B、达到热平衡的两个物体具有相同的温度，达到热平衡的两个物体所具有的内能不一定相等，故B错误；
C、第二类永动机违反了热力学第二定律，故C错误；
D、由于水分子间存在相互作用的斥力，所以水不容压缩，故D正确，
故选D．
（2）气缸内气体压强不变，根据理想气体状态方程可知：温度降低，因此体积将减小，一定质量理想气体的内能由温度决定，温度降低，其内能减小，根据△U=W+Q可知，体积减小，外界对气体做功，因此将放出热量，故BCD错误，A正确．故选A．
故答案为：（1）D；（2）A．
粗细均匀的一段封闭圆柱形气缸开口向上放置，当加上一直径等于气缸内径，质量
方案一：保持其它条件不变，使温度降低到
方案二：保持其它条件不变，在活塞上加上一个质量为m重物；
方案三：保持其它条件不变，使气缸以加速度a竖直向上做匀加速直线运动．
(1)若方案一、二使气体减小相同体积，在方案二中m＝8.4kg，则在方案一中的
(2)若方案二、三使气体减小相同体积，写出a与m的对应关系式，并求当m＝6kg时a的大小．
正确答案
（1） 250K （2）3.8g
放活塞前后有
设三种过程中体积减小到
方案一为等压过程：
方案二为等温过程：
方案三等温且
联立解得：
如图所示，一弹簧竖直悬挂气缸的活塞，使气缸悬空静止，活塞与气缸间无摩擦，缸壁导热性能良好。已知气缸重为G，活塞截面积为S，外界大气压强为P0，环境温度为T，活塞与筒底间的距离为d，当温度升高ΔT时，求（1）活塞与筒底间的距离变化量；（2）此过程中气体对外做的功。
正确答案
（1）
试题分析：①此过程是等压变化：
②气体压强
点评：此类题型考察了通过力学角度研究等压变化
一定质量的理想气体，初始状态为p、V、T。经过一系列状态变化后，压强仍为p，则下列过程中可以实现的是（ ）
正确答案
BD
气体状态无论怎样变化，其pV/T比值却不能改变。A项中气体先经V↑p↓T不变的过程，再经T↓p↓的等容过程，压强降了再降，不可能回到初态的压强p值。
B项中，T不变，V↓p↑后V不变，T↓p↓，压强增了之后又减小，可能会回到初态压强值p，即B正确。
C项中，V不变，T↑p↑之后T不变，V↓p↑，压强增了再增，末态压强必大于初态压强值p，C项不可能实现。
D项中，V不变，T↓p↓之后T不变，V↓p↑，压强先减后增，末态压强可能等于初态压强值p，D项正确，本题选B、D。
为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时,所能承受的最大内部压强,某同学自行设计制作了一个简易测试装置,该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器.测试过程可分为如下操作步骤:
a.记录密闭容器内空气的初始温度t1;
b.当安全阀开始漏气时,记录容器内空气的温度t2;
c.用电加热器加热容器内的空气;
d.将待测安全阀安装在容器盖上;
e.盖紧装有安全阀的容器盖,将一定量空气密闭在容器内.
小题1:(1)将每一步骤前的字母按正确的操作顺序填写: .
小题2:(2)若测得的温度分别为t1=27℃,t2=87℃,已知大气压强为1.0×105Pa,则测试结果是:这个安全阀能承受的最大内部压强是 .
正确答案
小题1:(1)deacb
小题2:(2)1.2×105Pa
小题1:(1)将安全阀安装在容器盖上,然后密封空气,记录其初始温度t1,然后加热密封空气,待漏气时记录容器内空气温度t2,故正确操作顺序为deacb.
小题2:(2)已知T1=300K,T2=360K,p0=1.0×105Pa,由于密封空气的体积不变,由查理定理可得:
试由玻意耳定律和查理定律推导理想气体的状态方程．
正确答案
气体由状态（P1V1T1）等温变化到状态（P1’V2T1）,有
气体由状态（P1’V2T1）等容变化到状态（P2V2T2）,有
由以上两式得
喷雾器内有10L水，上部封闭有Iatm的空气2L．关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L（没外界环境温度-定，空气可看作理想气体）．
（1）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因．
（2）打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由．
正确答案
（1）设气体初态压强为P1，体积为V1；末态压强为P2，体积为V2，由玻意耳定律P1V1=P2V2代入数据得P2=
压强变大，其微观解释为：温度不变，分子平均动能不变、单位体积内分子数增加，所以压强增加．
（2）因气体做等温变化，气体内能不变，而气体对外做功，根据热力学第一定律可知气体吸热．
答：（1）压强为2.5atm；因单位体积内分子数增加，压强增加；（2）气体吸热．
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