- 气体
- 共2322题
高压锅是一种烹饪炊具，它的密封性好，加热时锅内的气压较高，沸点也较高．当高压锅加热至锅盖上的气阀放气时，锅内的水以及水上面气体的温度是相同的．为了估测高压锅内水沸腾时的水温，一个小组的同学决定先测定锅内气体的压强．他们首先测出锅盖上气孔的直径d，气阀（重物）的重力G，以及当时的室内气压p0，由此得到高压锅内气体的压强：p=p0+
表一：不同温度下饱和水汽的压强
（注：饱和水汽就是从水中蒸发变成汽的分子数和水汽又变成水的分子数达到动态平衡时，水面上方的水汽）
根据你的判断，______组同学采用的方法是不正确的，其理由是______
______．
正确答案
饱和水汽就是从水中蒸发变成汽的分子数和水汽又变成水的分子数达到动态平衡时，水面上方的水汽；温度不同，饱和气压不同，质量也不同；
故甲同学的观点是错误的，原因是气体质量变化，不是理想气体；
故答案为：甲，因气体质量变化，不能运用查理定律．
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：
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
如图所示，一定量气体放在体积为V0的容器中，室温为T0=300K，有一光滑导热活塞C（不占体积）将容器分成A、B两室，B室的体积是A室的两倍，A室容器上连接有一U形管（U形管内气体的体积忽略不计）。两边水银柱高度差为76cm，右室容器中连接有一阀门K，可与大气相通。（外界大气压等于76cm汞柱）求：
（1）将阀门K打开后，A室的体积变成多少？
（2）打开阀门K后将容器内的气体从300K分别加热到400K和500K，U形管内两边水银面的高度差各为多少？
正确答案
解：（1）开始时，pA0=2大气压，
打开阀门，A室气体等温变化，pA=1大气压，体积VA
pA0VA0=pAVA ①
（2）从T0=300K升到T，体积为V0，压强为pA，等压过程
T1=400K＜450K，pA1=pA=p0，水银柱的高度差为0
从T=450K升高到T2=540K，等容过程，
T2=540K时，水银高度差为15.2cm
如图所示，一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封，上端留有一抽气孔。管内下部被一活塞封住一定量的气体（可视为理想气体）。开始时，封闭气体的温度为1，活塞上、下方气体的体积分别为30、0，活塞上方气体的压强为0，活塞因重力而产生的压强为0.40。先保持气体温度不变，缓慢将活塞上方抽成真空并密封，然后再对气体缓慢加热。求：
（1）刚开始加热时活塞下方密闭气体的体积1；
（2）活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度2；
（3）当气体温度达到3=1.61时气体的压强3。
正确答案
解：（1）抽气过程为等温过程，活塞上面抽成真空时，下面气体的压强为0.40，体积为0由玻意耳定律得(0+0.40)0=0.401
得1=3.5 0（2）气体等压膨胀，设活塞碰到玻璃管顶部时气体的温度是2由盖-吕萨克定律得
得2=
（3）气体温度达到
由查理定律得
得 3=0.560
如图所示，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：
由盖·吕萨克定律得：
解得：T'=1.2T1
（2）由查理定律得
解得：p2=0.75P0
某实验小组利用如图所示的装置测量温度：A是容积较大的玻璃泡，A中封有一定量的空气，B是一根很细的与A连接的均匀玻璃管，管壁有温度刻度标志，管下端开口插入水银槽中，管内外水银面高度差为h。
（1）h越大，温度读数越___________（填“大”或“小”）；
（2）试用相关物理规律证明此装置的温度刻度线间距是均匀的；
（3）利用此装置测温度时，如果大气压强增大△P（cmHg），读出的温度值变大还是变小？如何进行修正？
正确答案
（1）小
（2）等容变化：P＝KT，P＝P0－h，△T（即△t）与△h成线性关系，所以刻度线的间距均匀
（3）变小，因为△h＝△P，所以应从管内水银面向下移动△h的刻度线读数
如图所示，用轻质活塞在气缸内封闭一定质量理想气体，活塞与气缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距气缸底高度h1=0.50m．给气缸加热，活塞缓慢上升到距离气缸底h2=0.80m处，同时缸内气体吸收Q=450J的热量．已知活塞横截面积S=5.0×10-3 m2，大气压强p0=1.0×105 Pa．求：
①缸内气体对活塞所做的功W；
②此过程中缸内气体增加的内能△U．
正确答案
①活塞缓慢上升，视为等压过程，
则气体对活塞做功 W=F△h=p0S△h=150J
②根据热力学定律△U=W+Q=-150+450=300J
答：①缸内气体对活塞所做的功为150J
②此过程中缸内气体增加的内能△U=300J
如图所示，一水平固定的柱形气缸，用活塞封闭一定质量的气体．活塞面积S=10cm2，与缸壁间的最大静摩擦力 f0=5N．气缸的长度为10cm，前端的卡口可防止活塞脱落．活塞与气缸壁的厚度可忽略，外界大气压强为105Pa．开始时气体体积为90cm3，压强为105Pa，温度为27℃．求：
（1）温度缓慢升高到37℃时，气体的压强．
（2）温度缓慢升高到127℃时，气体的压强．
某同学是这样解的：温度升高，气体体积不变，由查理定律
正确答案
不正确．
因为温度升高时，气体先体积不变，压强增大，活塞与缸壁间的静摩擦力增大，所以当温度大于某一值时，气体体积会增大．
（1）当活塞刚相对缸壁滑动时，pc1=p0+
由
代入数据得
解得Tc1=315K
T2=37+273=310K＜Tc1，因此气体体积不变．
由
代入数据得 
解得p2=1.03×105 Pa；
另设气体体积不变，由
此时活塞与缸壁间的静摩擦力f=(p2-p0)S=(1.03-1)×105×10×10-4=3N
小于最大静摩擦力，因此假设成立．
（2）当活塞刚运动到卡口处时，pc2=1.05×105Pa； Vc2=100cm3；
由
T3=127+273=400K＞Tc2，因此活塞已运动到卡口处，V3=100cm3．
由
另T3=127+273=400K＞Tc1，因此活塞已向右运动．设活塞仍未到卡口处，则p3=p0+
由
大于气缸的最大容积100cm3，因此活塞已运动至卡口处，V3=100cm3．
由
答：（1）温度缓慢升高到37℃时，气体的压强为1.03×105 Pa．
（2）温度缓慢升高到127℃时，气体的压强为1.2×105Pa．
（选做题，选修3-3）
以自行车代步既环保又节能，同时也锻炼身体。自行车内胎的容积约为1.5×10-3m3，现用打气筒给自行车的一个车胎打气，打气筒的容积约为3. 75×10-4m3，每次可以把气筒内80%的气体充入车胎（不考虑充 气前胎内存留气体和充气过程中气体温度变化），大气压强为P0。
(1)要使车胎内气体压强为1.8P0，需给车胎打气几次？
(2)若打气后的自行车由于在阳光下暴晒，胎内气体温度由27℃升高到40℃，则胎内压强变为多大？
(3)给车胎打气过程气体是吸热还是放热？说明原因。
正确答案
解：
①设需给车胎打气n次
V1=3.75×10-4×80%n m3，P1=P0，V2=1.5×10-3m3，P2 =1.8P0
由P1V1=P2V2
解得：n =9（次）
②在暴晒过程中，胎内气体体积可以看成不变
由
T2= （273 +27）K，T3= （273 +40）K
解得P3=1.878P0③气体放热
给车胎打气，外界对气体做功，气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律△U=W+Q，可知气体对外放热。
如图（a）所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为＝2×10-3 m2、质量为＝4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强0＝1.0×105Pa。现将气缸竖直放置，如图（b）所示，取＝10m/s2。求：
（1）活塞与气缸底部之间的距离；
（2）加热到675K时封闭气体的压强。
正确答案
解：（1）
由等温变化
得
（2）设活塞到卡环时温度为3，此时3=36由等压变化
得
由540K到675K等容变化
由
得
容积为20升的钢瓶充满氧气后，压强为30大气压，打开钢瓶中的阀门，让氧气分别装到容积为5升的小瓶中，若小瓶原来为真空，装到小瓶中的氧气压强为2个大气压，分装中无漏气且温度不变，那么最多能装多少小瓶？
正确答案
初态：P1=30atm V1=20L
末态：P2=2atm V2=（V1+n×5L）（n为瓶数）
由 P1V1=P2V2 得n=56
答：最多能装56瓶．
一气象探测气球，在充有压强为1.00atm（即76.0cmHg）、温度为27.0℃的氦气时，体积为3.50m3．在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36.0cmHg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变．此后停止加热，保持高度不变．已知在这一海拔高度气温为-48.0℃．求：
（1）氦气在停止加热前的体积；
（2）氦气在停止加热较长一段时间后的体积．
正确答案
解（1）在气球上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程．根据玻意耳-马略特定律有：
p1V1=p2V2
将p1=76.0cmHg，V1=3.50m3，p2=36.0cmHg带入得：
V2=7.39m3．
故氦气在停止加热前的体积为V2=7.39m3．
（2）在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T1=300K下降到与外界气体温度相同，即T2=225K，这是一等压过程，根据盖-吕萨克定律有：
将数据带入得：V3=5.54m3．
故氦气在停止加热较长一段时间后的体积为：V3=5.54m3．
一定质量的理想气体从状态a经历了温度缓慢升高到状态d的变化，下面的表格和V-T图各记录了其部分变化过程，试求：
（1）温度325K时气体的压强．
（2）温度250K时气体的体积．
正确答案
（1）由V-T图可知状态b到状态c是等容变化，根据查理定律，有：
解得：PC=
（2）有表格数据看出，温度250K时，气压为0.75×105Pa，根据理想气体状态方程，有：
解得：Va=
答：（1）温度325K时气体的压强为0.975×105Pa．
（2）温度250K时气体的体积为0.65m3．
如图所示，烧瓶内封闭一定质量的理想气体，烧瓶的总体积为800mL，最初，U形管两臂中的水银面齐平，烧瓶中无水，温度为27℃，当用注射器往烧瓶中注入200mL水时，U形管两臂中的水银面出现25cm高度差，然后将烧瓶缓慢加热，使气体温度变为57℃．忽略细管中的气体体积．求：
（1）大气压强P0为多少cmHg？
（2）最终U形管两臂中的水银面的高度差？
正确答案
（1）由题意知：P1=P0，P2=P0+h=P0+25cmHg，V1=800mL，V2=600mL，
由玻意耳定律可得：P1V1=P2V2，
即：p0×800=（p0+25）×600
代入数据，解得p0=75cmHg
（2）由题意知：P2=75cmHg+25cmHg=100cmHg，T2=27+273=300K，T3=57+273=330K，
根据查理定律可得
即
解得p3=110cmHg
所以△h=（110-75）cm=35cm．
答：（1）大气压强P0为75cmHg．
（2）最终U形管两臂中的水银面的高度差为35cm．
为了测量大米的密度，某同学实验过程如下：
（1）取适量的大米，用天平测出其质量，然后将大米装入注射器内；
（2）缓慢推动活塞至某一位置，记录活塞所在位置的刻度V1，通过压强传感器、数据采集器从计算机上读取此时气体的压强P1；
（3）重复步骤（2），记录活塞在另一位置的刻度V2和读取相应的气体的压强P2；
（4）根据记录的数据，算出大米的密度．
①如果测得这些大米的质量为6.46×10-3kg，则大米的密度为______kg/m3．
（结果取二位有效数字）．
②为了减小实验误差，在上述实验过程中，应做怎样改进？
③请设想可能影响实验结果的一个问题．
正确答案
（1）设大米的体积为V，以注射器内封闭的气体为研究对象，
由玻意耳定律可得：P1（V1-V）=P2（V2-V），
解得V=
大米的密度为：
ρ=
（2）可以改变气体的体积，测出若干个压强值，然后作出V-
（3）大米含水量多少影响其密度、连接传感器的管子影响体积的测量、气体温度发生了变化（压缩气体速度太快）、放入的大米量太少影响测量精度等等．
故答案为：（1）1.7×103
（2）可以改变气体的体积，测出若干个压强值，然后作出V-
（3）大米含水量多少影响其密度、连接传感器的管子影响体积的测量、气体温度发生了变化（压缩气体速度太快）、放入的大米量太少影响测量精度等等．
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