- 气体的等温变化
- 共525题
在“用DIS研究温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”实验中:
(1)气体的体积可直接从注射器上读出,气体的压强是用______传感器通过计算机系统得到的.
(2)(多选)下列各项要求中,属于本实验必须要做到的是______
(A)在等温条件下操作(B)注射器的密封性良好
(C)弄清所封闭气体的质量(D)气体的压强和体积必须用国际单位.
正确答案
解析
解:(1)研究一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积的关系,应测出气体的压强与体积,因此需要压强传感器.
(2)A、B本实验的条件是:温度不变、气体质量一定,所以要在等温条件下操作,注射器密封性要好.故AB正确.
C、本实验研究质量一定的气体压强与体积的关系,不需要测量气体的质量.故C错误.
D、本实验研究气体的压强和体积的比例关系,单位无需统一为国际单位.故D错误
故选:AB
故答案为:压强,AB.
如图所示,质量不计的光滑活塞被销钉固定,使一定量气体被封闭在容器的上部,容器下部与大气连通,容器上部连接有一U形管(U形管内气体的体积忽略不计,容器下部足够高).此时容器上部封闭气体的体积为V,室温为T1=300K,U形管两边水银柱高度差为24cm(外界大气压等于76cmHg).问:
(1)此时容器上部的气体压强为多少?
(2)将封闭在容器中的气体加热到一定温度后发现U形管两边水银柱高度差变为38cm,那么这时封闭气体的温度T2为多少K?
(3)保持气体的温度T2不变的条件下拔掉销钉,活塞稳定时U形管内两边水银面的高度差和容器上部气体的体积各为多少?
正确答案
解析
解:(1)U形管两边水银柱高度差为24cm,外界大气压等于76cmHg.
根据平衡知识得:
容器上部的气体压强P=P0+h=100cmHg
(2)加热过程,封闭气体的体积不变,运用查理定律:
=
P1=100 cmHg,T1=300K,
加热到一定温度后发现U形管两边水银柱高度差变为38cm,这时封闭气体的压强 P2=114 cmHg
可得:T2=342K
(3)拔掉销钉,活塞运动过程温度不变,运用玻意耳定律:
P2V2=P3V3
P2=114 cmHg,V2=V,
活塞稳定时U形管内两边水银面的高度差为零,P3=P0
V3=1.5V
答:(1)此时容器上部的气体压强为100cmHg
(2)将封闭在容器中的气体加热到一定温度后发现U形管两边水银柱高度差变为38cm,那么这时封闭气体的温度T2为342K
(3)活塞稳定时U形管内两边水银面的高度差为零,容器上部气体的体积为1.5V.
一定质量的理想气体经历等温压缩过程时,气体压强增大,从分子动理论观点来分析,这是因为( )
正确答案
解析
解:A、气体经历等温压缩,温度是分子热运动平均动能的标志,温度不变,分子热运动平均动能不变;故气体分子每次碰撞器壁的冲力不变;故A错误;
B、由玻意耳定律可知气体的体积减小,分子数密度增加,故单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多.故B正确;
C、D、气体的体积减小,分子数密度增加,但分子总数是一定的,故CD错误;
故选:B.
活塞式水泵是利用气体体积膨胀来降低气体压强的,已知某贮气罐的容积为v0,气泵气筒的容积为v,设抽气过程中温度不变,贮气罐内气体原来压强是pO,抽气2次后,贮气罐内气体压强变为多少?
正确答案
解析
解:根据玻意耳定律,抽气1次后,p1(V0+v)=PoV0 ①
抽气2次后,p2(V0+v)=p1Vo ②
③
答:贮气罐内气体压强变为.
如图所示,地面上放置有一内壁光滑的圆柱形导热气缸,气缸的横截面积s=2.5×10-3m2.气缸内部有一质量和厚度均可忽略的活塞,活塞上固定一个力传感器,传感器通过一根竖直细杆与天花板固定好.气缸内密封有温度t1=27℃的理想气体,此时力传感器的读数恰好为0.若外界大气压强P0=1.2×105Pa保持不变,当力传感器的读数F=300N时,求密封气体温度t2.
正确答案
解析
解:初始温度T1=t1+273=300K,密封气体压强
末状状
密封气体发生等容变化,由查理定律得
代入数据得
T2=600K
故t2=T2-273=327°C
答:密封气体温度为327摄氏度.
[物理--选修3-3]
(1)人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程.以下说法正确的是______.(填入正确选项前的字母)
A.液晶的分子势能与体积有关
B.空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与同温度时空气中所含水蒸气的压强之比
C.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用
D.单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点
E.金刚石、食盐、玻璃都是晶体
(2)一足够高的内壁光滑的导热气缸开口向上,竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中,用不计质量的活塞封闭了一定质量的理想气体,如图1所示.开始时气体的体积为2.0×10-3m3,现缓慢地在活塞上倒上一定量的细沙,最后活塞静止时气体的体积恰好变为原来的一半;然后将气缸移出水槽,缓慢加热,使气体温度变为400K.(大气压强为1.0×105Pa)
①求气缸内气体的最终体积;
②在图2的p-V图上画出整个过程中气缸内气体的状态变化,并用箭头在图线上标出状态变化的方向.
正确答案
解析
解:(1)A、液体分子之间的距离不同,液体分子之间的分子力大小就不同,所以分子势能就不同,所以液晶的分子势能与体积有关,故A正确;
B、相对湿度,指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比,故B错误;
C、由于液体表面张力的作用使液体的表面积收缩,是露珠呈球形.故C正确;
D、单晶体的物理性质具有各向异性,而多晶体的物理性质具有各向同性.故D正确;
E、金刚石、食盐是晶体,而玻璃是非晶体,故E错误.
故选:ACD
(2)缓慢地在活塞上倒上一定量的细沙过程,气缸内气体为等温变化:p1=1.0×105Pa V1=2.0×10-3m3 T1=273K
p2=?V2=1.0×10-3m3 T2=273K
由P1V1=P2V2代入数据得:P2=2.0×105Pa
气缸移出水槽缓慢加热,气缸内气体为等压变化:
由代入数据得:V3=1.5×10-3m3
故答案为:1.5×10-3 m3
如图所示在验证玻意耳定律的实验中:
(1)注射器的容积为V,用刻度尺测得全部刻度长为L,则活塞的横截面积可表示为______
(2)测得活塞和框架的总质量是M,大气压强为P0,当注射器内气体处于某状态时,在框架左右两侧对称挂两个砝码,每个砝码质量为m,不计活塞与注射器管壁间摩擦,则稳定后注射器内气体的压强可表示为P0+______.
(3)如图中是甲、乙两同学在一次实验中得到的P-图.若两人实验时操作均正确无误,且选取坐标标度相同,那么两图线斜率不同的主要原因是______.
正确答案
解析
解:(1)注射器可看做圆柱体,由V=SL得,S= ①
(2)装置达到稳定状态后,设气体压强为p,由平衡条件知,
p0S+(M+2m)g=pS ②
由①②可得,p=p0+
(3)图线的斜率k==PV,根据克拉柏龙方程PV=nRT知,当n(指气体的物质的量)相同时,即使T相同,k也不同;同样,即使T相同,若n取值不同,图线斜率也不同.所以图线斜率不同的主要原因是:研究气体质量不同(或同质量气体在不同温度下研究)
故答案为:(1)V(2)P0+
(3)研究气体质量不同(或同质量气体在不同温度下研究)
如图所示,A、B两圆柱形气缸中用活塞封闭着质量相同、温度相同的氧气,A气缸放在水平地面上,B气缸悬在空中.A、B两气缸质量分别是MA=12kg,MB=2kg,面积分别是SA=30cm2,SB=20cm2.质量相同的两活塞用轻绳经两个高度相同定滑轮相连接,两气缸和活塞均处于静止状态.设大气压强p0=1.0×105Pa,g取10m/s2,轻绳与定滑轮间以及活塞与容器壁间无摩擦.求:A、B两气缸中气体的高度之比HA:HB.
正确答案
解析
解:设A、B两气缸内气体压强分别为PA和PB,
绳子的拉力为F,由平衡条件得:
对气缸B:P0SB=MBg+PBSB,
对活塞A:F+PASA=P0SA+mAg,
对气缸B和活塞B整体:F=MBg+mBg
两气缸内气体种类、质量、温度均相同,
遵循玻意耳定律,即:PAHASA=PBHBSB,
解得:=
;
答:A、B两气缸中气体的高度之比HA:HB=5:12.
容积为20L的钢瓶中充满氧气后,压强为30atm,打开钢瓶上的阀门,让氧气分别装到容积为5L的小瓶中.若小瓶原来为真空,装到小瓶中的氧气压强为2atm,分装中无漏气且温度不变,则最多能分装的瓶数为______
A.46 B.50 C. 56 D.60.
正确答案
解析
解:初态:P1=30atm V1=20L
末态:P2=2atm V2=(V1+n×5L)(n为瓶数)
由 P1V1=P2V2 得n=56
则 A错误,B错误,C正确,D错误.
故选:C
(1)在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)变到很难再靠近的过程中,分子间的作用力的大小变化情况是:______
(2)一定质量的气体,温度不变时,气体分子的平均动能______(选填“增大”、“减小”或“不变”).体积减小,分子的密集程度______(选填“增大”、“减小”或“不变”)气体压强增大,这就是对玻意耳定律的微观解释.
正确答案
解析
解:(1)分子间同时存在引力和斥力,当两个分子间的距离由很远(r>10-9m)变到很难再靠近的过程中,引力和斥力同时增加,但斥力增加的更快;故其合力先表现为引力,后表现为斥力,但引力有一个最大值;整个过程分子力变化情况是:先增大后减小再增大.
(2)一定质量的某种理想气体,则分子个数不变,若保持体积不变时,所以分子的密集程度也不变.
若气体的温度升高时,则分子的平均动能增大,导致气体的分子与接触面碰撞弹力增大,则气体的压强也增大.
故答案为:(1)先增大后减小再增大;(2)不变;增大.
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