題型1 分子動(dòng)理論 固體、液體與氣體
題型2 氣體實(shí)驗(yàn)定律與理想氣體狀態(tài)方程
題型3 熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合應(yīng)用
【關(guān)鍵能力】知道分子動(dòng)理論，固體、液體的性質(zhì)，尤其要掌握氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程和熱力學(xué)定律的適用條件和解題方法，關(guān)注氣體狀態(tài)變化(等溫、等壓、等容)圖像的應(yīng)用，以汽缸、水銀玻璃管等為載體的綜合問(wèn)題仍為考查重點(diǎn)，其中關(guān)聯(lián)氣體問(wèn)題是難點(diǎn).
1.分子動(dòng)理論中的計(jì)算(1)分子體積的估算——球體模型和立方體模型
(2)宏觀量與微觀量的聯(lián)系——阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用
2.分子力和分子勢(shì)能分子間同時(shí)存在著引力和斥力,分子力和分子勢(shì)能隨分子間距變化的規(guī)律
3.固體、液體與氣體(1)區(qū)分晶體和非晶體的標(biāo)準(zhǔn)是看是否有確定的熔點(diǎn)，區(qū)分單晶體和多晶體的標(biāo)準(zhǔn)是看形狀是否規(guī)則、是否具有各向異性.(2)液晶是一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)，所處的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間.液晶具有流動(dòng)性，在光學(xué)、電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性.(3)液體的表面張力使液體表面具有收縮的趨勢(shì)，表面張力的方向跟液面相切.
4.影響氣體壓強(qiáng)的因素(1)氣體分子平均動(dòng)能——溫度(2)單位時(shí)間單位面積上的撞擊次數(shù)——單位體積內(nèi)分子數(shù).
例2 [2022·江蘇卷] 自主學(xué)習(xí)活動(dòng)中，同學(xué)們對(duì)密閉容器中的氫氣性質(zhì)進(jìn)行討論，下列說(shuō)法中正確的是( )
A.體積增大時(shí)，氫氣分子的密集程度保持不變B.壓強(qiáng)增大是因?yàn)闅錃夥肿又g斥力增大C.因?yàn)闅錃夥肿雍苄?，所以氫氣在任何情況下均可看成理想氣體D.溫度變化時(shí)，氫氣分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會(huì)變化
1.(多選)下列四幅圖對(duì)應(yīng)的說(shuō)法中正確的有( )
2.[2023·海南卷] 下列關(guān)于分子力和分子勢(shì)能的說(shuō)法正確的是( )
例3 (多選)[2024·廣東佛山模擬] 小明想用易拉罐制作一個(gè)簡(jiǎn)易裝置，用來(lái)判定環(huán)境溫度是否發(fā)生變化.其做
A.易拉罐不變，吸管越細(xì)，裝置越靈敏B.當(dāng)液滴向右移動(dòng)時(shí)，環(huán)境溫度降低C.當(dāng)液滴向左移動(dòng)時(shí)，易拉罐內(nèi)氣體內(nèi)能減少D.液滴向右移動(dòng)過(guò)程中，易拉罐內(nèi)氣體分子運(yùn)動(dòng)激烈程度增大
法是：向空的易拉罐插入一根粗細(xì)均勻的透明吸管，接口用石蠟密封，吸管內(nèi)有一液滴封閉著可看作理想氣體的空氣，整個(gè)裝置水平放置.在忽略大氣壓變化的情況下，下列說(shuō)法正確的是( )
當(dāng)液滴向左移動(dòng)時(shí)，氣體的體積減小，環(huán)境溫度降低，則易拉罐內(nèi)氣體內(nèi)能減少，故C正確；液滴向右移動(dòng)過(guò)程中，氣體的體積增大，環(huán)境溫度升高，則易拉罐內(nèi)氣體分子運(yùn)動(dòng)激烈程度增大，故D正確.
A. B. C. D.
A. B. C. D.
(2)熱力學(xué)第二定律常見(jiàn)的兩種表述和理解第一種表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體；第二種表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響.特別提醒：熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，也可以從單一熱源吸收熱量全部轉(zhuǎn)化為功，但會(huì)產(chǎn)生其他影響.
2.氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合問(wèn)題
[技法點(diǎn)撥]本題以燒制建盞的某種窯爐的排氣閥系統(tǒng)為情境，考查內(nèi)容涉及熱學(xué)的分子動(dòng)理論，氣體實(shí)驗(yàn)定律和熱力學(xué)第一定律等，側(cè)重考查學(xué)生的理解能力和推理能力，著重體現(xiàn)物理觀念、模型建構(gòu)和科學(xué)推理等物理核心素養(yǎng)的考查.要求考生具備清晰的關(guān)于氣體熱運(yùn)動(dòng)的物理觀念；能從實(shí)際問(wèn)題中構(gòu)建等容變化模型，能應(yīng)用對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)定律進(jìn)行分析和推理，能對(duì)簡(jiǎn)單過(guò)程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行分析推理，得出正確結(jié)論.
(1) 判斷魚(yú)在水面下的深度；
(2) 魚(yú)泡在上升的過(guò)程中，是向外界放熱還是從外界吸熱？
(1) 再次平衡時(shí)容器內(nèi)氣體的溫度.
(2) 此過(guò)程中容器內(nèi)氣體吸收的熱量.
1. 下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　)A.當(dāng)液體與大氣接觸時(shí),液體表面層分子的勢(shì)能比液體內(nèi)部分子的勢(shì)能大B.清晨荷葉上的露珠呈球形是液體表面張力作用的結(jié)果C.一定質(zhì)量的理想氣體,溫度不變,壓強(qiáng)減小時(shí),氣體的密度一定減小D.不浸潤(rùn)現(xiàn)象說(shuō)明固體分子對(duì)液體分子的吸引力大于液體分子之間的吸引力
題型1　分子動(dòng)理論　固體、液體與氣體
[解析]液體表面層的分子間距比液體內(nèi)部分子間距要大,分子力表現(xiàn)為引力,故液體表面層分子的勢(shì)能比液體內(nèi)部分子的勢(shì)能大,故A正確;液體表面層的分子分布比液體內(nèi)部分子的分布要稀疏,故存在液體表面張力,荷葉上的露珠呈球形是由于液體表面張力的作用,故B正確;氣體溫度不變,壓強(qiáng)減小,由玻意耳定律pV=C可知,體積V增大,氣體的密度應(yīng)減小,故C正確;不浸潤(rùn)現(xiàn)象說(shuō)明固體分子對(duì)液體分子的吸引力小于液體分子之間的吸引力,故D錯(cuò)誤.
2.固、液、氣是物質(zhì)存在的三種常見(jiàn)狀態(tài),下列關(guān)于固體和液體的說(shuō)法正確的是(　　)A.天然水晶是晶體,熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)也是晶體B.黃金可以做成各種不同造型的首飾,說(shuō)明它有規(guī)則的幾何外形,是單晶體C.液體跟固體相比具有很強(qiáng)的流動(dòng)性,是因?yàn)橐后w分子間存在相互作用的斥力D.玻璃管裂口放在火上燒熔,使尖端變圓,是利用了熔化的玻璃在表面張力作用下收縮的性質(zhì)
[解析]天然水晶是晶體,熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)是非晶體,故A錯(cuò)誤;黃金是多晶體,故B錯(cuò)誤;液體與固體相比具有流動(dòng)性,是因?yàn)橐后w分子間的距離較大,分子間的引力較小,故C錯(cuò)誤;玻璃管裂口放在火上燒熔,使尖端變圓,是由于熔化的玻璃,在表面張力的作用下,表面積有收縮到最小的趨勢(shì),故D正確.
3. 2021年12月9日,在“天宮課堂”中王亞平往水球中注入一個(gè)氣泡,如圖所示,氣泡靜止在水中,此時(shí)(　　)A.氣泡受到浮力B.因處于完全失重狀態(tài),所以不會(huì)有水分子進(jìn)入氣泡中C.氣泡內(nèi)氣體在界面處對(duì)水產(chǎn)生壓力D.水與氣泡界面處,水分子間作用力表現(xiàn)為斥力
[解析]在失重狀態(tài)下,氣泡不會(huì)受到浮力,故A錯(cuò)誤;氣泡內(nèi)氣體分子一直在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),根據(jù)擴(kuò)散現(xiàn)象,水分子會(huì)進(jìn)入氣泡中,故B錯(cuò)誤;雖然在失重狀態(tài)下,但氣泡內(nèi)氣體在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),大量的氣體分子會(huì)碰撞界面產(chǎn)生壓強(qiáng),所以對(duì)水產(chǎn)生壓力,故C正確;水與氣泡界面處,水分子較為稀疏,水分子間作用力表現(xiàn)為引力,故D錯(cuò)誤.
1. “奮斗者”號(hào)潛水器2020年成功坐底馬里亞納海溝,標(biāo)志著我國(guó)載人深潛技術(shù)已達(dá)世界領(lǐng)先水平.現(xiàn)利用固定在潛水器體外的一個(gè)密閉汽缸做驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn):如圖,汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體,輕質(zhì)導(dǎo)熱活塞可自由移動(dòng).在潛水器緩慢下潛的過(guò)程中,海水溫度逐漸降低,則此過(guò)程中理論上被封閉的氣體(　　)A.從外界吸熱B.壓強(qiáng)與潛水器下潛的深度成正比C.體積與潛水器下潛的深度成反比D.單位時(shí)間內(nèi)氣體分子撞擊單位面積器壁的次數(shù)增多
題型2　氣體實(shí)驗(yàn)定律與理想氣體狀態(tài)方程
3.如圖所示,某洗車的高壓水槍由長(zhǎng)方體儲(chǔ)水箱、空氣壓縮機(jī)、進(jìn)氣管、進(jìn)水管和出水管幾部分組成,其中水箱的體積為5 m3,底面面積為1 m2,出水管緊靠水箱頂部.為檢測(cè)水箱是否漏氣,將4 m3的水注入水箱,關(guān)閉進(jìn)水管閥門;再用空氣壓縮機(jī)將一大氣壓下體積為1.4 m3的空氣壓入儲(chǔ)水箱;打開(kāi)出水管閥門,查看水箱內(nèi)剩余水的體積即可判別是否漏氣.忽略進(jìn)、出水管及進(jìn)氣管中氣體和水的體積,已知一個(gè)大氣壓相當(dāng)于10 m高的水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),溫度保持不變,若水箱不漏氣,則剩余水的體積應(yīng)為多少?
4.如圖所示,有一粗細(xì)均勻的管子,豎直部分長(zhǎng)為l=50 cm,水平部分足夠長(zhǎng).當(dāng)溫度為15 ℃時(shí),豎直管中有一段長(zhǎng)h=20 cm的水銀柱,封閉著一段長(zhǎng)l1=20 cm的空氣柱.已知外界大氣壓強(qiáng)始終保持在76 cmHg,求:(1)被封閉空氣柱長(zhǎng)度為l2=40 cm時(shí)的溫度;
[答案] 516 K　
4.如圖所示,有一粗細(xì)均勻的管子,豎直部分長(zhǎng)為l=50 cm,水平部分足夠長(zhǎng).當(dāng)溫度為15 ℃時(shí),豎直管中有一段長(zhǎng)h=20 cm的水銀柱,封閉著一段長(zhǎng)l1=20 cm的空氣柱.已知外界大氣壓強(qiáng)始終保持在76 cmHg,求:(2)溫度升高至327 ℃時(shí)被封空氣柱的長(zhǎng)度l3.
[答案] 52.6 cm
5.輪胎氣壓是行車安全的重要參數(shù),某型號(hào)汽車輪胎容積為V0=25 L,安全氣壓范圍為2.4~3.0 atm.汽車行駛一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)胎壓下降到p1=2.0 atm,用車載氣泵給其充氣,氣泵每秒鐘注入體積為V=0.5 L、壓強(qiáng)為p0=1.0 atm的空氣.忽略輪胎容積與氣體溫度的變化.為使氣壓回到安全范圍,求氣泵工作的時(shí)間范圍.
[答案] 20 s≤t≤50 s
[解析]外部向內(nèi)部充氣的過(guò)程,根據(jù)玻意耳定律有pV0=p1V0+np0V設(shè)氣泵工作的時(shí)間為t,因?yàn)閜0一定,則有nV=0.5t(L) 解得p=2+0.02t(atm)由于2.4 atm≤p≤3.0 atm 故20 s≤t≤50 s
1.山地自行車前輪有氣壓式減震裝置,可用來(lái)抵抗顛簸,其原理如圖所示.當(dāng)路面不平時(shí),活塞上下振動(dòng),在汽缸內(nèi)封閉氣體的作用下,起到延緩震動(dòng)的目的.當(dāng)活塞迅速下壓過(guò)程中(　　)A.汽缸內(nèi)的氣體分子的平均動(dòng)能不變B.汽缸內(nèi)所有分子的速率都增大C.汽缸內(nèi)的氣體壓強(qiáng)可能不變D.單位時(shí)間內(nèi)撞到汽缸內(nèi)壁單位面積上的氣體分子數(shù)增多
題型3　氣體實(shí)驗(yàn)定律(理想氣體狀態(tài)方程)與熱力學(xué)定律綜合
2. [2022·遼寧卷] 一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,其體積V和熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖像如圖所示,此過(guò)程中該系統(tǒng)(　　)A.對(duì)外界做正功B.壓強(qiáng)保持不變C.向外界放熱D.內(nèi)能減少
[解析]從狀態(tài)a到狀態(tài)b,氣體體積增大,系統(tǒng)對(duì)外界做正功,W0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q,可得Q>0,系統(tǒng)從外界吸熱,A正確,C、D錯(cuò)誤;在V-T圖像中延長(zhǎng)線過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線為等壓線,從狀態(tài)a到狀態(tài)b的連線的延長(zhǎng)線不過(guò)原點(diǎn),所以該系統(tǒng)壓強(qiáng)變化,B錯(cuò)誤.
3.如圖所示,一帶有抽氣閥門的密閉容器內(nèi),有一個(gè)充有一定質(zhì)量氣體的氣球(不漏氣).在抽氣泵將容器內(nèi)的氣體緩慢抽出的過(guò)程中,氣球會(huì)逐漸變大.若容器和球內(nèi)氣體溫度保持不變且均視為理想氣體,則(　　)A.球內(nèi)氣體的內(nèi)能減小B.球內(nèi)氣體放熱C.球內(nèi)氣體對(duì)外做正功D.容器內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能減小
[解析]對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,內(nèi)能的大小只與氣體溫度有關(guān),球內(nèi)氣體溫度保持不變,則內(nèi)能不變,故A錯(cuò)誤;氣球逐漸變大,體積增大,則球內(nèi)氣體對(duì)外做正功,氣體溫度不變,內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q可知,氣體要吸熱,故B錯(cuò)誤,C正確;容器內(nèi)氣體溫度保持不變,則容器內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能不變,故D錯(cuò)誤.
4. [2022·重慶卷] 2022年5月15日,我國(guó)自主研發(fā)的“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇創(chuàng)造了海拔9032米的大氣科學(xué)觀測(cè)世界紀(jì)錄.若在浮空艇某段上升過(guò)程中,艇內(nèi)氣體溫度降低,體積和質(zhì)量視為不變,則艇內(nèi)氣體(視為理想氣體)(　　)A.吸收熱量B.壓強(qiáng)增大C.內(nèi)能減小D.對(duì)外做負(fù)功
5. [2024·山東卷] 一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過(guò)程,a→b過(guò)程是等壓過(guò)程,b→c過(guò)程中氣體與外界無(wú)熱量交換,c→a過(guò)程是等溫過(guò)程.下列說(shuō)法正確的是(　　)A.a→b過(guò)程,氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功B.b→c過(guò)程,氣體對(duì)外做功,內(nèi)能增加C.a→b→c過(guò)程,氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功D.a→b過(guò)程,氣體從外界吸收的熱量等于c→a過(guò)程放出的熱量
[解析] a→b過(guò)程是等壓過(guò)程且體積增大,則WabTa,則ΔUab>0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W可知,氣體從外界吸收的熱量一部分用于對(duì)外做功,另一部分用于增加內(nèi)能,A錯(cuò)誤;b→c過(guò)程中氣體與外界無(wú)熱量交換,即Qbc=0,由于氣體體積增大,則Wbc0,即a→b過(guò)程氣體從外界吸收的熱量Qab大于c→a過(guò)程放出的熱量-Qca,D錯(cuò)誤.
6.在高三的同學(xué)們進(jìn)入高考最后的沖刺階段,教室里的空調(diào)為同學(xué)們提供了舒爽的環(huán)境,空調(diào)的工作原理如圖所示,以下表述正確的是(　　)A.空調(diào)的工作原理對(duì)應(yīng)的是熱力學(xué)第一定律的開(kāi)爾文表述B.空調(diào)的工作原理反映了傳熱的方向性C.此原理圖中的Q1=Q2D.此原理圖說(shuō)明熱量不能從低溫物體傳到高溫物體
[解析]空調(diào)的工作原理對(duì)應(yīng)的是熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述,故A錯(cuò)誤;空調(diào)的工作原理反映了傳熱的方向性,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體,但在其他能力干預(yù)下,可以從低溫物體傳遞給高溫物體,故B正確;此原理圖中的Q1=Q2+W,故C錯(cuò)誤;此原理圖說(shuō)明在外界干預(yù)下,熱量能從低溫物體傳到高溫物體,故D錯(cuò)誤.
7. [2022·山東卷] 如圖所示,內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,初始時(shí)汽缸開(kāi)口向上放置,活塞處于靜止?fàn)顟B(tài),將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°過(guò)程中,缸內(nèi)氣體(　　)A.內(nèi)能增加,外界對(duì)氣體做正功B.內(nèi)能減小,所有分子熱運(yùn)動(dòng)速率都減小C.溫度降低,速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少D.溫度升高,速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加
[解析]初始時(shí)汽缸開(kāi)口向上,活塞處于平衡狀態(tài),汽缸內(nèi)外氣體對(duì)活塞的壓力差與活塞的重力平衡,則有(p1-p0)S=mg,汽缸在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,汽缸內(nèi)外氣體對(duì)活塞的壓力差大于其重力沿汽缸壁的分力,故汽缸內(nèi)氣體緩慢將活塞往外推,最后汽缸水平,缸內(nèi)氣壓等于大氣壓,由分析可知此過(guò)程中氣體的體積增大,對(duì)外做功,因?yàn)榛钊推资墙^熱的,根據(jù)熱力學(xué)第一定律得氣體的內(nèi)能減小,A錯(cuò)誤;理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定,故理想氣體的溫度降低,分子的平均速率變小,但不是每個(gè)分子的速率都變小,只是速率大的分子所占總分子數(shù)比例減少,B、D錯(cuò)誤,C正確.
8.已知某轎車四個(gè)輪胎為同一種型號(hào)的輪胎,汽車剛啟動(dòng)時(shí)四個(gè)輪胎的壓強(qiáng)都為2.0 atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓),環(huán)境溫度為27 ℃.汽車行駛一段時(shí)間后,胎壓檢測(cè)系統(tǒng)顯示其中三個(gè)輪胎壓強(qiáng)為2.4 atm,一個(gè)輪胎的壓強(qiáng)仍為2.0 atm(漏氣).四個(gè)輪胎此時(shí)溫度相等,假設(shè)輪胎體積均不變,密閉氣體可視為理想氣體,則(　　)A.輪胎此時(shí)的溫度為360 ℃B.完好輪胎和漏氣輪胎內(nèi)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不同C.漏氣輪胎內(nèi)氣體吸收的熱量大于內(nèi)能的增加量D.完好輪胎內(nèi)氣體吸收的熱量大于內(nèi)能的增加量
9. [2023·廣東卷] 在駐波聲場(chǎng)作用下,水中小氣泡周圍液體的壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生周期性變化,使小氣泡周期性膨脹和收縮,氣泡內(nèi)氣體可視為質(zhì)量不變的理想氣體,其膨脹和收縮過(guò)程可簡(jiǎn)化為如圖所示的p-V圖像,氣泡內(nèi)氣體先從壓強(qiáng)為p0、體積為V0、溫度為T0的狀態(tài)A等溫膨脹到體積為5V0、壓強(qiáng)為pB的狀態(tài)B.然后從狀態(tài)B絕熱收縮到體積為V0、壓強(qiáng)為1.9 p0、溫度為TC的狀態(tài)C,狀態(tài)B到狀態(tài)C過(guò)程中外界對(duì)氣體做功為W.已知p0、V0、T0和W.求:(1)pB的表達(dá)式;
9. [2023·廣東卷] 在駐波聲場(chǎng)作用下,水中小氣泡周圍液體的壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生周期性變化,使小氣泡周期性膨脹和收縮,氣泡內(nèi)氣體可視為質(zhì)量不變的理想氣體,其膨脹和收縮過(guò)程可簡(jiǎn)化為如圖所示的p-V圖像,氣泡內(nèi)氣體先從壓強(qiáng)為p0、體積為V0、溫度為T0的狀態(tài)A等溫膨脹到體積為5V0、壓強(qiáng)為pB的狀態(tài)B.然后從狀態(tài)B絕熱收縮到體積為V0、壓強(qiáng)為1.9 p0、溫度為TC的狀態(tài)C,狀態(tài)B到狀態(tài)C過(guò)程中外界對(duì)氣體做功為W.已知p0、V0、T0和W.求:(2)TC的表達(dá)式;
[答案] TC=1.9T0　
9. [2023·廣東卷] 在駐波聲場(chǎng)作用下,水中小氣泡周圍液體的壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生周期性變化,使小氣泡周期性膨脹和收縮,氣泡內(nèi)氣體可視為質(zhì)量不變的理想氣體,其膨脹和收縮過(guò)程可簡(jiǎn)化為如圖所示的p-V圖像,氣泡內(nèi)氣體先從壓強(qiáng)為p0、體積為V0、溫度為T0的狀態(tài)A等溫膨脹到體積為5V0、壓強(qiáng)為pB的狀態(tài)B.然后從狀態(tài)B絕熱收縮到體積為V0、壓強(qiáng)為1.9 p0、溫度為TC的狀態(tài)C,狀態(tài)B到狀態(tài)C過(guò)程中外界對(duì)氣體做功為W.已知p0、V0、T0和W.求:(3)狀態(tài)B到狀態(tài)C過(guò)程,氣泡內(nèi)氣體的內(nèi)能變化.
[解析]狀態(tài)B到狀態(tài)C為絕熱過(guò)程,由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W知,氣體的內(nèi)能變化為ΔU=W.
10.如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體用活塞封閉在固定的圓柱形汽缸內(nèi),不計(jì)活塞與缸壁間的摩擦.現(xiàn)緩慢降低氣體的溫度使其從狀態(tài)a出發(fā),經(jīng)等壓過(guò)程到達(dá)狀態(tài)b,立刻鎖定活塞,再緩慢加熱氣體使其從狀態(tài)b經(jīng)等容過(guò)程到達(dá)狀態(tài)c.已知?dú)怏w在狀態(tài)a的體積為4V、壓強(qiáng)為p、溫度為T0,在狀態(tài)b的體積為V,在狀態(tài)c的壓強(qiáng)為4p.(1)求氣體在狀態(tài)b的溫度;
10.如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體用活塞封閉在固定的圓柱形汽缸內(nèi),不計(jì)活塞與缸壁間的摩擦.現(xiàn)緩慢降低氣體的溫度使其從狀態(tài)a出發(fā),經(jīng)等壓過(guò)程到達(dá)狀態(tài)b,立刻鎖定活塞,再緩慢加熱氣體使其從狀態(tài)b經(jīng)等容過(guò)程到達(dá)狀態(tài)c.已知?dú)怏w在狀態(tài)a的體積為4V、壓強(qiáng)為p、溫度為T0,在狀態(tài)b的體積為V,在狀態(tài)c的壓強(qiáng)為4p.(2)從狀態(tài)a經(jīng)b再到c的整個(gè)過(guò)程中,氣體是吸熱還是放熱,吸收或放出的熱量為多少?
[答案] 氣體放熱,放出熱量為3pV
11. [2024·浙江1月選考] 如圖所示,一個(gè)固定在水平面上的絕熱容器被隔板A分成體積均為V1=750 cm3的左右兩部分.面積為S=100 cm2的絕熱活塞B被鎖定,隔板A的左側(cè)為真空,右側(cè)中一定質(zhì)量的理想氣體處于溫度T1=300 K、壓強(qiáng)p1=2.04×105 Pa的狀態(tài)1.抽取隔板A,右側(cè)中的氣體就會(huì)擴(kuò)散到左側(cè)中,最終達(dá)到狀態(tài)2.然后解鎖活塞B,同時(shí)施加水平恒力F,仍使其保持靜止.當(dāng)電阻絲C加熱時(shí),活塞B能緩慢滑動(dòng)(無(wú)摩擦),使氣體達(dá)到溫度T3=350 K的狀態(tài)3,氣體內(nèi)能增加ΔU=63.8 J.已知大氣壓強(qiáng)p0=1.01×105 Pa,隔板厚度不計(jì).(1)氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是　 　 (選填“可逆”或“不可逆”)過(guò)程,分子平均動(dòng)能　 (選填“增大”“減小”或“不變”);?
[解析]氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是氣體向真空擴(kuò)散的過(guò)程,屬于熱現(xiàn)象中的自發(fā)過(guò)程,是不可逆的;由于氣體與外界間沒(méi)有做功且不傳熱,所以氣體內(nèi)能不變,理想氣體溫度不變,分子平均動(dòng)能不變.
11. [2024·浙江1月選考] 如圖所示,一個(gè)固定在水平面上的絕熱容器被隔板A分成體積均為V1=750 cm3的左右兩部分.面積為S=100 cm2的絕熱活塞B被鎖定,隔板A的左側(cè)為真空,右側(cè)中一定質(zhì)量的理想氣體處于溫度T1=300 K、壓強(qiáng)p1=2.04×105 Pa的狀態(tài)1.抽取隔板A,右側(cè)中的氣體就會(huì)擴(kuò)散到左側(cè)中,最終達(dá)到狀態(tài)2.然后解鎖活塞B,同時(shí)施加水平恒力F,仍使其保持靜止.當(dāng)電阻絲C加熱時(shí),活塞B能緩慢滑動(dòng)(無(wú)摩擦),使氣體達(dá)到溫度T3=350 K的狀態(tài)3,氣體內(nèi)能增加ΔU=63.8 J.已知大氣壓強(qiáng)p0=1.01×105 Pa,隔板厚度不計(jì).(2)求水平恒力F的大小;
[解析]氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2,根據(jù)玻意耳定律得p1V1=p2V2其中V2=2V1解得p2=1.02×105 Pa對(duì)活塞B有F+p0S=p2S解得F=10 N
11. [2024·浙江1月選考] 如圖所示,一個(gè)固定在水平面上的絕熱容器被隔板A分成體積均為V1=750 cm3的左右兩部分.面積為S=100 cm2的絕熱活塞B被鎖定,隔板A的左側(cè)為真空,右側(cè)中一定質(zhì)量的理想氣體處于溫度T1=300 K、壓強(qiáng)p1=2.04×105 Pa的狀態(tài)1.抽取隔板A,右側(cè)中的氣體就會(huì)擴(kuò)散到左側(cè)中,最終達(dá)到狀態(tài)2.然后解鎖活塞B,同時(shí)施加水平恒力F,仍使其保持靜止.當(dāng)電阻絲C加熱時(shí),活塞B能緩慢滑動(dòng)(無(wú)摩擦),使氣體達(dá)到溫度T3=350 K的狀態(tài)3,氣體內(nèi)能增加ΔU=63.8 J.已知大氣壓強(qiáng)p0=1.01×105 Pa,隔板厚度不計(jì).(3)求電阻絲C放出的熱量Q.
[答案] 89.3 J

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