- 查理定律(等容定律)
- 共134题
气体温度计结构如图所示。玻璃测温泡A内充有理想气体,通过细玻璃管B和水银压强计相连。开始时A处于冰水混合物中,左管C中水银面在O点处,右管D中水银面高出O点h1=14 cm,后将A放入待测恒温槽中,上下移动D,使C中水银面仍在O点处,测得D中水银面高出O点h2=44 cm(已知外界大气压为1个标准大气压,1标准大气压相当于76 cmHg)。
(1)求恒温槽的温度。
(2)此过程A内气体内能____(填“增大”或“减小”),气体不对外做功,气体将____(填“吸热”或“放热”)。
正确答案
解:(1)设恒温槽的温度为T2,由题意知T1=273 K,A内气体发生等容变化,根据查理定律得:
P1=P0+Ph1
P2=P0+Ph2
联立解得:T2=364 K(或91℃)
(2)增大,吸热
太阳能空气集热器,底面及侧面为隔热材料,顶面为透明玻璃板,集热器容积为V0,开始时内部封闭气体的压强为P0。经过太阳暴晒,气体温度由T0=300K升至T1=450K。
(1)求此时气体的压强;
(2)说明此过程压强变化的微观原因。
正确答案
解:(1)设升温后气体的压强为P1,由查理定律得
代人数据得P1=1.5P0
(2)微观原因:气体体积不变,分子密集程度不变,温度升高,气体分子平均动能增大,导致气体压强变大
【选修3-3选做题】
如图为均匀薄壁U形管,左管上端封闭,右管开口且足够长,管的截面积为S,内装有密度为ρ的液体,右管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上,卡口与左管上端等高,活塞与管壁间无摩擦且不漏气,温度为T0时,左、右管内液面等高,两管内空气柱长度均为L,压强均等于外界大气压P0,重力加速度为g,现使左、右两管温度同时缓慢升高,在活塞离开卡口上升前,左、右两管液面保持不动,试求:
(1)温度升高到多少时,右管活塞开始离开卡口上升;
(2)温度升高到多少时,两管液面高度差为L。
正确答案
解:(1)活塞刚离开卡口时,对活塞满足mg+P0S=p1S
得
右管内气体做等容变化,由查理定律得
解得
(2)当两管内气体高度差为L时,左管内气体长度为,压强为
对左管内气体由理想气体状态方程得
解得
某登山爱好者在攀登珠穆朗玛峰的过程中,发现他携带的手表表面玻璃发生了爆裂。这种手表是密封的,出厂时给出的参数为:27℃时表内气体压强为1×105Pa;在内外压强差超过6×104Pa时,手表表面玻璃可能爆裂。已知当时手表处的气温为-13℃,则手表表面玻璃爆裂时表内气体压强的大小为__________Pa;已知外界大气压强随高度变化而变化,高度每上升12m,大气压强降低133Pa。设海平面大气压为1×105Pa,则登山运动员此时的海拔高度约为_________m。
正确答案
8.7×104,6586
汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故,太低又会造成耗油量上升。已知某型号轮胎能在-40~90℃下正常工作,为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm,最低胎压不低于1.6 atm,那么,在t=20℃时给该轮胎充气,充气后的胎压在什么范围内比较合适?(设轮胎的体积不变)
正确答案
解:由于轮胎容积不变,轮胎内气体做等容变化
设在T0=293 K时充气后的最小胎压为Pmin,最大胎压为Pmax
依题意,当T1=233 K时胎压为P1=1.6 atm
根据查理定律即
,解得:Pmin=2.01 atm
当T2=363 K时胎压为P2=3.5 atm
根据查理定律,即
解得:Pmax=2.83 atm
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