气体的等容变化和等压变化练习.docVIP

1.（2012·全国新课标）（选修3-3选做题） 如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0°C的水槽中，B的容积是A的3倍。阀门S将A和B两部分隔开。A内为真空，B和C内都充有气体。U形管内左边水银柱比右边的低60mm。打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。 （1）求玻璃泡C中气体的压强（以mmHg为单位）； （2）将右侧水槽的水从0°C加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温。 答案：（1）在打开阀门S前，两水槽水温均为T0=273K。设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体的压强为pC，依题意有p1=pC+△p?① 式中△p=60mmHg。打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，设玻璃泡B中气体的压强为pB依题意，有pA=pC??② 玻璃泡A和B中气体的体积为V2=VA+VB?? ③ 根据玻意耳定律得p1VB=pBV2????④ 联立①②③④式，并代入题给数据得??⑤ （2）当右侧水槽的水温加热至T时，U形管左右水银柱高度差为△p。玻璃泡C中气体的压强为pc=pa+△p ⑥ 玻璃泡C的气体体积不变，根据查理定理得??⑦ 联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得T=364 K?⑧ 2.（2011·山东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＝44cm.（已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76cmHg） 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”）． 答案①364 K（或91）　②增大　吸热 【解析】?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 ＝? ①???????? p1＝p0＋ph1???②??????? p2＝p0＋ph2③ 联立①②③式，代入数据得T2＝364 K（或91） ②A中气体温度升高，内能增加（理想气体只考虑分子平均动能），气体不对外做功，由热力学第一定律可得，气体吸热．? （1）求气体在状态B时的体积； （2）说明B→C过程压强变化的微观原因； （3）设A→B过程气体吸收热量为Q1，B→C过程气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小并说明原因。 答案：（1）A→B过程为等压变化，有＝，得VB＝VA＝0.4m3 （2）B→C过程为等容变化，分子的密集程度不变，温度降低，气体分子运动的平均动能减小，单位时间与器壁单位面积的碰撞次数减少，分子对器壁的冲击力减小，则气体的压强减小。 （3）A→B，气体体积增大，温度升高，则Q1△U1，气体对外做功，W0，由热力学第一定律有△U1＝W＋Q1 B→C，气体体积不变，W＝0，由热力学第一定律得 △U2＝－Q2 气体内能为状态量，仅由温度决定，因TA＝TC，则 △U1＝－△U2，所以Q1Q2 4.（2009·海南）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． 答案：（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． 5.（2008·上海）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） 答案 设在T0=293 K时充气后的