- 气体
- 共2322题
如图1所示为验证查理定律的DIS实验装置,其基本原理是,对一定质量的气体,当体积不变时,压强与______成正比.所用到的传感器有______传感器和______传感器.若在实验操作使水温升高的过程中没有做好密封的措施,则可能出现图2图象的______.
正确答案
解析
解:(1)研究一定质量的气体在体积不变时,其压强与温度的关系,应测出气体的压强与温度,因此需要压强传感器与温度传感器,当体积不变时,压强与热力学温度成正比.
(2)由理想气体状态方程可知,在体积一定时,理想气体的压强与热力学温度成正比,若在实验操作使水温升高的过程中没有做好密封的措施,则压强会增加的比较小,则可能出现图2图象的3;
故答案为:热力学温度 压强 温度 3.
在一个密封的容器内装有一定量的气体,请从微观角度解释下列现象:
①保持体积不变,温度升高,则压强变大______;
②保持温度不变,体积变大,则压强减小______.
正确答案
解析
解:(1)一定量的气体,保持体积不变,则分子数密度不变;温度升高,则分子热运动的平均动能增加;故单位面积上受到的分子撞击力增加,即气压增加;
(2)一定量的气体,保持温度不变,则分子热运动的平均动能不变;体积变大,则分子数密度减小;故单位面积上受到的分子撞击力减小,即气压减小;
故答案为:
(1)温度升高,分子的平均动能变大,故压强变大;
(2)温度不变,分子热运动的平均动能不变,体积变大,则单位时间内作用于容器壁单位面积的分子个数减小,压强减小.
(A)一定质量的理想气体,在压强不变的条件下,它在100℃时的体积和10℃时的体积之比是______,它在0℃时的热力学温度是______K.
正确答案
373:283
273
解析
解:根据盖吕萨克定律,
因为T1=100+273=373K,T2=10+273=283K
所以
它在0℃时的热力学温度是T=t+273K=0+273K=273K
故答案为:373:283,273.
如图所示,上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置,截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内.在气缸内距缸底60cm处设有卡环ab,使活塞只能向上滑动.开始时活塞搁在ab上,缸内气体的压强等于大气压强为p0=1.0×105Pa,温度为300K.现缓慢加热汽缸内气体,当温度缓慢升高为330K,活塞恰好离开ab;当温度缓慢升高为360K时,活塞上升了4cm.求:
(1)活塞的质量;
(2)整个过程中气体对外界做的功.
正确答案
解析
解;(1)设物体A的体积为△V,气体的状态参量为:
T1=300K;P1=1.0×105Pa;V1=60×40-△V
T2=330K;P2=(1.0×105+)Pa;V2=60×40-△V
T1=360;P3=P2;V1=64×40-△V
气体从状态1到状态2为等容过程:
,
代入数据解得:m=4kg
(2)活塞克服重力和大气压力做功
据公式W=Fh=(P0S+mg)h
代入数据解得:W=15.6J
答:(1)活塞的质量为4kg;
(2)整个过程气体对外界做的功为15.6J
如图a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______.
(3)如图b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,T不同,k就不同;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:,P0
,研究气体质量不同、(或同质量在不同温度下研究)
如图所示,质量为m=10kg的活塞将一定质量的理想气体密封在气缸中,开始时活塞距气缸底高度h1=40cm.此时气体的温度T1=300K.现缓慢给气体加热,气体吸收的热量Q=420J,活塞上升到距气缸底h2=60cm.已知活塞面积S=50cm2,大气压强P0=1.O×10Pa,不计活塞与气缸之间的摩擦,g取1Om/s2.求
(1)当活塞上升到距气缸底h2时,气体的温度T2
(2)给气体加热的过程中,气体增加的内能△U.
正确答案
解析
解:(1)气缸内封闭气体发生等压变化,根据盖•吕萨克定律得
①
代入得:=
解得,T2=45OK
(2)②
气体对外界做功 W=-P△V=-120J…③
根据热力学第一定律得△U=W+Q=300J…④
答:
(1)当活塞上升到距气缸底h2时,气体的温度T2为450K.
(2)给气体加热的过程中,气体增加的内能△U为300J.
(选修模块3-3)
(1)以下说法正确的是______.
A.在完全失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁的顶部没有作用力
B.分子间同时存在着相互作用的斥力和引力,它们都随分子间距离的减小而增大
C.悬浮在液体中的微粒足够小,来自各个方向的液体分子撞击的不平衡性使微粒的运动无规则
D.在液体表面任意一条线的两侧,相互之间的作用力是斥力,它的作用是使液体表面绷紧
(2)如图所示为“探究气体等温变化的规律”的实验装置,气体的压强可从仪表上读出,一段空气柱被橡胶塞和柱塞封闭在针筒内,从刻度尺上可读出空气柱的长度.实验过程中气体压缩太快会使气体温度______(选填“升高”、“不变”或“降低”).实验中气体向外漏气,测得气体的体积与压强的乘积______(选填“变大”、“不变”或“变小”).
(3)若以μ表示水的摩尔质量,ρ为在标准状态下水蒸气的密度,NA为阿伏加德罗常数,求每个水分子的质量和标准状态下水蒸气的摩尔体积.
正确答案
解析
解:(1)A、气体压强是大量分子对容器壁的碰撞造成的,与是否失重无关,故A错误;
B、分子间同时存在着相互作用的斥力和引力,它们都随分子间距离的减小而增大,但斥力增加的快,故B正确;
C、悬浮在液体中的微粒足够小,来自各个方向的液体分子撞击的不平衡性使微粒的运动无规则,这就是布朗运动,故C正确;
D、在液体表面任意一条线的两侧,相互之间的作用力是引力力,它的作用是使液体表面绷紧,故D错误;
故选BC.
(2)实验过程中气体压缩太快,温度升高后热量不能快速释放,气体温度会升高;
根据理想气体状态方程,PV=CT,其中C与质量有关,故漏气会使PV减小;
(3)水分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数,故;
标准状态下水蒸气的摩尔体积等于水蒸气的摩尔质量除以标准状态下水蒸气的密度,故.
故答案为:(1)BC; (2)升高 变小;(3),
.
在“压强P一热力学温度T”的坐标系中,一定质量的某种理想气体先后经历以下两种变化过程:先从状态A到状态B,该过程中气体从外界吸收热量为6J;再从状态B到状态C,该过程中外界对该气体做功为9J.求:
(1)从A到B的过程中,外界对该气体做功W1和其内能的增量△U1;
(2)从B到C的过程中,该气体内能的增量△U2和与外界交换的热量Q2.
正确答案
解析
解:(1)从A到B的过程,是等容升温过程,气体不对外做功,该过程中气体从外界吸收热量为6J,根据热力学第一定律公式△U=W+Q,内能增加6J;
(2)从B到C的过程是等温压缩过程,内能不改变,即△U=0,该过程中外界对该气体做功为9J,根据热力学第一定律公式△U=W+Q,故放热9J;
答:(1)从A到B的过程中,外界对该气体做功为0,其内能的增量为6J;
(2)从B到C的过程中,该气体内能的增量为零,与放热9J.
一气象探测气球,在充有压强为1.00atm(即76.0cmHg)、温度为27.0°C的氦气时,体积为4.5m3.在缓慢上升至海拔6.0km高空的过程中,气球内氦气压强逐渐减小到此高度上的大气压38.0cmHg,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°C.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
解析
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,根据玻意耳定律p1V1=p2V2
代入数据解得
(2)在停止加热较长一段时间后,氦气的温度逐渐从T2=300K下降到与外界气体温度相同,即T3=225K.这是一等压过程根据盖-吕萨克定律
解得 .
答:(1)氦气在停止加热前的体积为9m3;
(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积为6.75m3.
如图所示为内径均匀的U形管,其内部盛有水银,封闭端内的空气柱长l=12cm,两侧水银面的高度差为h=2cm.已知大气压强为p0=75cmHg.现从开口端缓缓的加入水银,直到两侧水银面处在同一高度.则
(1)此时封闭端内的空气柱长为多少?
(2)从开口端加入的水银总共有多长?
正确答案
解析
解:(1)初态:p0=75cmHg,h=2cm,l=12cm
末态:p=p0=75cmHg,lʹ
由玻意耳定律由:p1V1=p2V2
(p0-ρgh)lS=p0lʹS
代入数据:(75-2)×12×S=75×lʹ×S
解得:lʹ=11.68cm
(2)封闭端增加的水银长l-lʹ
开口端增加的水银长h+l-lʹ
所以,加入的水银总长为:
hʹ=h+2(l-lʹ)=2+2(12-11.68)cm=2.64cm
答:(1)此时封闭端内的空气柱长为11.68cm
(2)从开口端加入的水银总共有2.64cm
如图所示,U型细玻璃管竖直放置,各部分水银柱的长度分别为L2=25cm、L3=25cm、L4=10cm,A端被封空气柱的长度为L1=60cm,BC在水平面上.整个装置处在恒温环境中,外界气压P0=75cmHg.
①将玻璃管绕C点在纸面内沿顺时针方向缓慢旋转90°至CD管水平,求此时被封空气柱的长度;
②将玻璃管绕B点在纸面内沿逆时针方向缓慢旋转90°至AB管水平,求此时被封空气柱的长度.
正确答案
解析
解:①由玻意耳定律:p1V1=p2V2
代入数据:、
解得:l‘1=72cm,<(60+25)cm成立
②由玻意耳定律:p1V1=p3V3
代入数据:(75-25+10)×60s=(75+25)l1″s
解得:l''1=36cm,l1″<(60-10)cm不成立
所以:设原水平管中有长为xcm的水银进入左管(75-25+10)×60s=(75+25-x)×(60-10-x)s
解得:x=10cm
所以
答:①将玻璃管绕C点在纸面内沿顺时针方向缓慢旋转90°至CD管水平,此时被封空气柱的长度为72cm;
②将玻璃管绕B点在纸面内沿逆时针方向缓慢旋转90°至AB管水平,此时被封空气柱的长度为40cm
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的测试装置.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.
(1)将每一步骤前的字母按正确的操作顺序填写:______;
(2)若测得的温度分别为t1=27℃,t2=87℃,已知大气压强为1.0X105pa,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
解析
解:(1)首先要安装安全阀,则d为第一步;
第二步要保证气体质量一定,则e为第二步.
要记录初始封闭气体的温度.则a为第三步.
加热升温是第四步,则c为第五步.
记录刚漏气时温度,则b是第六步.
故正确的操作顺序为deacb
(2)T1=300K,T2=350K,P1=1.0X105Pa
根据查理定律得
解得 P2=1.2×105Pa
故本题答案是:
(1)deacb; (2)1.2×105Pa
(2011•南昌三模)如图所示,导热性能良好粗细均匀两端封闭的细玻璃管ABCDEF竖直放置.AB段和CD段装有空气,BC段和DE段为水银,EF段是真空,各段长度相同,即AB=BC=CD=DE=EF,管内AB段空气的压强为p,环境温度为T.
(1)若要使DE段水银能碰到管顶F,则环境温度至少需要升高到多少?
(2)若保持环境温度T不变,将管子在竖直面内缓慢地旋转180°使F点在最下面,求此时管内两段空气柱的压强以及最低点F处的压强.
正确答案
解析
解:(1)设初状态每段的长度为h,CD段空气柱末状态的长度为hCD
根据等压变化,
对CD段空气柱有
对BA段空气柱有
得T1=1.5T
(2)设CD段空气柱末状态的长度为hCD,压强为pCD
根据波意耳定律,
对CD段空气柱有
对AB段空气柱有PhS=(PCD-)(3h-hCD)S
得pCD=
pAB=
pF=PCD+=
答:(1)若要使DE段水银能碰到管顶F,则环境温度至少需要升高到1.5T;
(2)此时管内CD段空气柱的压强为,AB段空气柱的压强为
,最低点F处的压强为pF=
.
如图所示,在竖直放置的圆形气缸内用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体,活塞与气缸壁间能无摩擦滑动,气缸的横截面积为S,内有一可用于加热的电阻丝,将整个装置放在大气压恒为P0的空气中,与外界无热交换.开始时气体的温度为T0,活塞与气缸底的距离为h0,当电阻丝短时间通电后,气体吸收热量Q,活塞上升d后再次平衡,求:
( i )再次平衡时气体的温度;
( ii )在此过程中密闭气体的内能增加量.
正确答案
解析
解:( i )设气体温度为T,由盖吕萨克定律有:=
可得:T=T0=
T0
( ii )设活塞上升过程中,外界对密闭气体做功为W,则有:W=-(mg+p0s)d
设密闭气体增加的内能为△E,由热力学第一定律,可得:
△E=Q+W
得:△E=Q-(mg+p0s)d
答:( i )再次平衡时气体的温度为;
( ii )在此过程中密闭气体的内能增加量为Q-(mg+p0s)d
如图所示,有一圆柱形汽缸,上部有一中央开有小圆孔的固定挡板,汽缸内壁的高度是2L,一个很薄且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体.开始时活塞处在离底部L高处,外界大气压为1.0×105Pa,温度为27℃,现对气体加热.(不计活塞与汽缸壁的摩擦)
求:(1)当加热到127℃时活塞离底部的高度;
(2)当加热到627℃时,气体的压强.
正确答案
解析
解:(1)对活塞下密封的气体,温度从27℃加热到127℃的过程中发生等压变化.
则T0=27℃=300K,T1=127℃=400K
设活塞面积为S,127℃时,活塞离底部高为h 则由盖•吕萨克定律得:
解得加热到127℃时活塞离底部的高度;
(2)加热过程中气体发生等压变化,设活塞刚好压到气缸上部的固定挡板时气体温度为,由盖•吕萨克定律得
解得
则气体加热到T2=627℃=900K前,活塞已经压在气缸上部的固定挡板,气体体积为2SL,由理想气体状态方程得:
解得p1=1.5×105Pa
答:(1)当加热到127℃时活塞离底部的高度为;
(2)当加热到627℃时,气体的压强为1.5×105Pa.
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