- 气体等温变化的P-V图象
- 共285题
有同学在做“研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时,推动活塞,使注射器内空气柱体积V从初始的20.0ml变为12.0mL,将5次测量数据依次输入计算机,同时由压强传感器等测得对应的压强值p,计算机屏幕上显示的实验数据如表所示.
(1)(多选)分析表格中各列数据,发现实验结果与气体定律并不相符,其可能的原因是:实验时______
(A)外界温度降低了
(B)外界大气压强变大了
(C)推动注射器活塞的动作过快
(D)注射器内气体的压强不够大
(E)手握住注射器大部分管壁
(F)外界空气漏进了注射器内
(2)如果实验操作正确,但每次测得的PV乘积都比实际略小,这是由于______.
正确答案
解析
解:(1)仔细观察不难发现,pV乘积偏大与玻意耳定律不够吻合,造成这一现象的可能原因是:(C)推动注射器活塞的动作过快,导致气体内能增大,温度升高(E)手握住注射器大部分管壁,导致气体温度升高,(F)外界空气漏进了注射器内.故选:CEF
(2)由理想气体方程:,得:PV乘积变大,T温度升高.
(3)实验操作正确,实验中我们用的气体体积,比真实值少了注射器与压强传感器连接部分少量气体体积,由玻意耳定律:pV=C,造成用pV小 代替pV大,使得每次测得的PV乘积都比实际略小.
答:(1)CEF
(2)注射器与压强传感器连接部分少量气体体积未计
一圆柱形气缸,内部截面积为S,其活塞可在气缸内无摩擦地滑动,气缸内密封有理想气体,外部大气压强为p0,当气缸卧放在水平面上时,活塞距缸底为L0,如图所示,当气缸竖直放置开口向上时,活塞距缸底为
:当用绳系住活塞上的钩子,把气缸提离地面时,活塞距缸底为2L0(忽略气体质量,保持温度不变).求提离地面时,绳中张力多大?
正确答案
解析
解:设活塞的重力为G,提离地面时绳中张力为F.
对气体写出状态参量为:
状态一:p1=p0,V1=L0s
状态二:p2=p0+,V2=
L0s
状态三:P3=p0+,V3=2L0s
根据温度不变,由波意耳定律可得:p1V1=p2V2=p3V3
解之可得:
答:绳中张力.
如图所示,有一长为L右端开口的圆柱形气缸,一个质量不计的薄活塞封闭一定质量的理想气体,开始时活塞处在离左端
处,气体温度为27℃,现对气体加热.(已知外界大气压恒为P,绝对零度为-273℃,活塞阻力不计) 求:
①活塞刚好到达最右端时,气缸内气体的温度.
②当加热到427℃时,气体的压强.
正确答案
解析
解:①设气缸的横截面积为S,由等压变化:
即:
解得:T2=450K
②当加热到427℃时,气体做等容变化
由查理定律可得:
P2=P0,T2=450K,T3=427+273=700K
解得:P3=
答:①活塞刚好到达最右端时,气缸内气体的温度为450K.
②当加热到427℃时,气体的压强为.
“用DIS研究温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”的实验中
(1)所需的实验器材为:数据采集器、计算机、______和______.
(2)(单选题)若在输入体积值时未加上软管的体积,则实验结果的p-V图线可能为______(图中实线是实验所得图线,虚线为一根参考双曲线)
正确答案
解析
解:(1)需要测量压强和体积,故需要压强传感器和注射器;
(2)压强测量值正确,体积测量值偏小,故实际曲线(虚线)应该在实线上方,故A错误,D错误;
由于体积变化时,软管中气体的体积占总体积的百分百会变化,即注射器中气体质量会变化,故图象不是双曲线,故B正确,C错误;
故选B;
故答案为:(1)压强传感器;注射器.(2)B.
如图所示,一足够高的直立气缸上端开口,用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为90cm的气柱,活塞的横截面积为0.01m2,活塞与气缸间的摩擦不计,气缸侧壁通过一个密封接口与U形管相通,密封接口离气缸底部的高度为70cm,气缸与U形管相通处气体体积忽略不计.在图示状态时气体的温度为17℃,U形管两支管水银面的高度差h1为6cm,右支管内水银面到管口的高度为20cm,大气压强p0=1.0×105Pa保持不变,水银的密度ρ=13.6×103kg/m3.求:
(1)活塞的重力;
(2)现在将U形管右支管开口端用橡皮塞(厚度不计)封住,并在活塞上添加沙粒,同时对气缸内的气体缓缓加热,让活塞高度始终不变.当气体温度升高到57℃时,不再加沙粒,同时停止对气体加热,这时U形管两支管内水银面的高度差h2变为多少?(气缸内气体温度变化不影响U形管)
(3)保持上题中的沙粒质量不变,让气缸内的气体逐渐冷却,那么当气体的温度至少降为多少℃时,U形管内的水银开始流动?
正确答案
解析
解:(1)由对活塞分析,由平衡条件 得
G=PhS=ρghS=13.6×103×10×0.06×0.01N=81.6N
(2)气缸内气体等容变化
P1=P0+Ph=1.0×105+13.6×103×10×0.06 Pa=1.08×105Pa
代入上式得P2=
右支管用橡皮塞封住气体A,PA1=1.0×105 Pa,PA2=P2-ρg(h+2△h)
由于A做等温变化,故有PA1LA1=PA2LA2
代入数据1.0×105×0.2=[1.23×105-13.6×103×10×(0.06+2△h)](0.2-△h)
解得△h=1.8cm
所以h2=h1+2△h=6+2×1.8cm=9.6cm
(3)气缸内气体等压变化,活塞至接口处时U形管内水银开始流动,
此时气缸内气体的温度为
t3=T3-273=256.7-273=-16.3℃.
答:(1)活塞的重力为81.6N;
(2)现在将U形管右支管开口端用橡皮塞(厚度不计)封住,并在活塞上添加沙粒,同时对气缸内的气体缓缓加热,让活塞高度始终不变.当气体温度升高到57℃时,不再加沙粒,同时停止对气体加热,这时U形管两支管内水银面的高度差h2变为9.6cm.
(3)保持上题中的沙粒质量不变,让气缸内的气体逐渐冷却,那么当气体的温度至少降为-16.3℃时,U形管内的水银开始流动.
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