气体的等压容变化和等容变化习题.ppt

1 由查理定律可知 一定质量的理想气体在体积不变时 它的压强随温度变化关系如图中实线表示 把这个结论进行合理外推 便可得出图中t0 如果温度能降低到t0 那么气体的压强将减小到Pa 273 0 2 一定质量的理想气体在等容变化过程中测得 气体在0 时的压强为P0 10 时的压强为P10 则气体在11 时的压强在下述各表达式中正确的是 A B C D AD 3 如图所示 A端封闭有气体的U形玻璃管倒插入水银槽中 当温度为T1时 管中水银面处在M处 温度为T2时 管中水银面处在N处 且M N位于同一高度 若大气压强不变 则 A 两次管中气体压强相等B T1时管中气体压强小于T2时管中气体压强C T1T2 AD 4 对于一定质量的理想气体 可能发生的过程是 A 压强和温度不变 体积变大B 温度不变 压强减少 体积减少C 体积不变 温度升高 压强增大 D 压强增大 体积增大 温度降低 C 5 如图所示 导热性能良好的气缸开口向下 缸内用一活塞封闭一定质量的气体 活塞在气缸内可以自由滑动且不漏气 其下方用细绳吊着一重物 系统处于平衡状态 现将细绳剪断 从剪断细绳到系统达到新的平衡状态的过程可视为一缓慢过程 在这一过程中气缸内 A 气体从外界吸热B 单位体积的气体分子数变大C 气体分子平均速率变大D 单位时间单位面积器壁上受到气体分子撞击的次数减少 B 6 在图所示的气缸中封闭着温度为100 的空气 一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接 重物和活塞均处于平衡状态 这时活塞离缸底的高度为10cm 如果缸内空气变为0 问 重物是上升还是下降 这时重物将从原处移动多少厘米 设活塞与气缸壁间无摩擦 气体初态体积V1 10Scm3温度T1 373K 则重物上升高度 h 10 7 4 2 6cm 解 可得h 7 4cm 据 末态温度T2 273K 体积设为V2 hScm3 h为活塞到缸底的距离 分析可知缸内气体作等压变化 设活塞截面积为Scm2 缸内气体温度降低 压强减小 故活塞下移 重物上升 7 如图所示 一竖直放置的气缸由两个截面积不同的圆柱构成 各有一个活塞且用细杆相连 上 下分别封有两部分气体A和B 两活塞之间是真空 原来活塞恰好静止 两部分气体的温度相同 现在将两部分气体同时缓慢升高相同温度 则 A 两活塞将静止不动B 两活塞将一起向上移动C A气体的压强改变量比B气体的大D 无法比较两部分气体的压强改变量的大小 BD 8 如图所示 内壁光滑的绝热气缸竖直立于地面上 绝热活塞将一定质量的气体封闭在气缸中 活塞静止时处于A位置 现将一重物轻轻地放在活塞上 活塞最终静止在B位置 若除分子之间相互碰撞以外的作用力可忽略不计 则活塞在B位置时与活塞在A位置时相比较 A 气体的温度可能相同B 气体的内能可能相同C 单位体积内的气体分子数不变D 单位时间内气体分子撞击单位面积气缸壁的次数一定增多 D 9 如图所示 两端开口的弯管 左管插入水银槽中 右管有一段高为h的水银柱 中间封有一段空气 则 A 弯管左管内外水银面的高度差为hB 若把弯管向上移动少许 则管内气体体积增大C 若把弯管向下移动少许 右管内的水银柱沿管壁上升D 环境温度升高 右管内的水银柱沿管壁上升 ACD 环境温度升高 封闭气体体积增大 则右管内的水银柱沿管壁上升 D对 解析 封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差 故左管内外水银面高度差也为h A对 弯管上下移动 封闭气体温度和压强不变 体积不变 B错C对 10 如图 水平放置的汽缸内壁光滑 一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为A B两部分 两部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热 开始时 A气体的体积是B的一半 A气体的温度是17 C B气体的温度是27 C 活塞静止 现缓慢加热汽缸内气体 使A B两部分气体的温度都升高10 C 在此过程中活塞向哪个方向移动 某同学是这样解答的 先设法保持A B气体的体积不变 由于两部分气体原来的压强相等 温度每升高1 C 压强就增加原来的1 273 因此温度都升高10 C 两边的压强还相等 故活塞不移动 你认为该同学的思路是否正确 如果认为正确 请列出公式加以说明 如果认为不正确 请指出错误之处 并确定活塞的移动方向 解 该同学思路不正确 在体积不变的情况下 一定质量的理想气体温度每升高1 C 压强就增加0 C时压强的1 273 而现在A B的温度不同而压强相等 说明0 C时它们的压强不相等 因此升高相同的温度后 最后的压强不等 设想先保持A B的体积不变 当温度分别升高10 C时 对A有 同理 对B有 由于pA pB 所以pA pB 故活塞向右移动 11 如图所示 气缸内封闭有一定质量的理想气体 当时温度为0 大气压为1atm 设其值为105Pa 气缸横截面积为500cm2 活塞重为5000N 则 1 气缸内气体压强为多少 2 如果开始时内部被封闭气体的总体积为汽缸上部体积为 并且汽缸口有个卡环可以卡住活塞 使之只能在汽缸内运动 所有摩擦不计 现在使气缸内的气体加热至273 求气缸内气体压强又为多少 解 1 由受力平衡可知 2 缸内气体先做等压变化 活塞将运动到卡环处就不再运动 设此时温度为T1 有 所以 接下来继续升温 气缸内气体将做等体积变化 设所求压强为p2 故有 代入可得 12 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a b两限制装置 使活塞只能向上滑动 开始时活塞搁在a b上 缸内气体的压强为p0 p0 1 0 105Pa为大气压强 温度为300K 现缓慢加热汽缸内气体 当温度为330K 活塞恰好离开a b 当温度为360K时 活塞上升了4cm 求 1 活塞的质量 2 物体A的体积 设物体A的体积为 V 气体的状态参量为 气体从状态1到状态2为等容过程 代入数据得 代入数据得m 4kg 气体从状态2到状态3为等压过程 解 13 如图一两端开口 粗细均匀的长直玻璃管横截面积为S 2 10 3m2 竖直插入水面足够宽广的水中 管中有一个质量为m 0 4kg的密闭活塞 封闭一段长度为L0 66cm的气体 气体温度T0 300K 开始时 活塞处于静止状态 不计活塞与管壁间的摩擦 外界大气压强P0 1 0 105Pa 水的密度 1 0 103kg m3 试问 1 开始时封闭气体的压强多大 2 现保持管内封闭气体温度不变 用竖直向上的力F缓慢地拉动活塞 当活塞上升到某一位置时停止移动 此时F 6 0N 则这时管内外水面高度差为多少 管内气柱长度多大 3 再将活塞固定住 改变管内气体的温度 使管内外水面相平 此时气体的温度是多少 1 当活塞静止时 2 当F 6 0N时 有 管内外液面的高度差 由玻意耳定律P1L1S P2L2S 解 空气柱长度 3 P3 P0 1 0 105PaL3 68 10 78cmT2 T1 气体温度变为 由气态方程 14 如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体 已知容器横截面积为S 活塞重为G 大气压强为P0 若活塞固定 密封气体温度升高1 需吸收的热量为Q1 若活塞不固定 且可无摩擦滑动 仍使密封气体温度升高1 需吸收的热量为Q2 1 Q1和Q2哪个大些 气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会不同 2 求在活塞可自由滑动时 密封气体温度升高1 活塞上升的高度h 1 设密闭气体温度升高1 内能的增量为 U 则有 U Q1 U Q2 W 对活塞用动能定理得 W内 W大气 Gh 0 W大气 P0Sh W W内 解 得 Q2 U P0S G h Q1 Q2 解 由此可见 质量相等的同种气体 在定容和定压两种不同情况下 尽管温度变化相同 但吸收的热量不同 所以同种气体在定容下的热比容与在定压下的热比容不同 2 解 两式 U Q1 Q2 U P0S G h 得 15 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 C 90 C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 5atm 最低胎压不低于1 6atm 那么 在t 20 C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 解 由于轮胎容积不变 轮胎内气体做等容变化 设在T0 293K充气后的最小胎压为Pmin 最大胎压为Pmax 依题意 当T1 233K时胎压为P1 1 6atm 根据查理定律 即 解得 Pmin 2 01atm 当T2 363K是胎压为P2 3 5atm 根据查理定律 即 解得 Pmax 2 83atm 16 温度计是生活 生产中常用的测温装置 右图为一个简单温度计 一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内 封闭一定质量的气体 当外界温度发生变化时