如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换).这就
题型:不详难度:来源:
如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交换).这就是著名的“卡诺循环”.
(1)该循环过程中,下列说法正确的是________ A.A→B过程中,外界对气体做功 B.B→C过程中,气体分子的平均动能增大 C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化 (2)该循环过程中,内能减小的过程是________(选填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”).若气体在A→B过程中吸收63 kJ的热量,在C→D过程中放出38 kJ的热量,则气体完成一次循环对外做的功为________kJ. (3)若该循环过程中的气体为1 mol,气体在A状态时的体积为10 L,在B状态时压强为A状态时的.求气体在B状态时单位体积内的分子数.(已知阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,计算结果保留一位有效数字) |
答案
(1)C (2)B→C 25 (3)4×1025m-3 |
解析
(1)在A→B的过程中,气体体积增大,故气体对外界做功,选项A错误;B→C的过程中,气体对外界做功,W<0,且为绝热过程,Q=0,根据ΔU=Q+W,知ΔU<0,即气体内能减小,温度降低,气体分子的平均动能减小,选项B错误;C→D的过程中,气体体积减小,单位体积内的分子数增多,故单位时间 内碰撞单位面积器壁的分子数增多,选项C正确;D→A的过程为绝热压缩,故Q=0,W>0,根据ΔU=Q+W,ΔU>0,即气体的内能增加,温度升高,所以气体分子的速率分布曲线发生变化,选项D错误. (2)从A→B、C→D的过程中气体做等温变化,理想气体的内能不变,内能减小的过程是B→C,内能增大的过程是D→A. 气体完成一次循环时,内能变化ΔU=0,热传递的热量Q=Q1-Q2=(63-38) kJ=25 kJ,根据ΔU=Q+W,得W=-Q=-25 kJ,即气体对外做功25 kJ. (3)从A→B气体为等温变化,根据玻意耳定律有 pAVA=pBVB,所以VB===15 L. 所以单位体积内的分子数n==L-1=4×1022 L-1=4×1025 m-3. |
举一反三
(5分)如图所示,一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c,吸收了340J的热量,并对外做功120J。若该气体由状态a沿adc变化到状态c时,对外做功40J,则这一过程中气体 (填“吸收”或“放出”)热量 J。
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如图所示,横截面积S=10cm2的活塞,将一定质量的理想气体封闭在竖直放置的圆柱形导热气缸内,开始活塞与气缸底都距离H=30cm.在活塞上放一重物,待整个系统稳定后.测得活塞与气缸底部距离变为h=25cm.已知外界大气压强始终为P0=1×105Pa,不计活塞质量及其与气缸之间的摩擦,取g=10rn/s2.求:
①所放重物的质量; ②在此过程中被封闭气体与外界交换的热量. |
(3分)(本小题给出的四个选项中,至少有一项是符合题目要求的,全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分) 某同学用橡皮塞塞紧饮料瓶,并用打气筒向饮料瓶内打气,装置如图所示。当压强增大到一定程度时,橡皮塞冲出,发现饮料瓶内壁中有水蒸气凝结,产生这一现象的原因是饮料瓶中气体( )
A.体积增大,压强减小 | B.动能增大,温度升高 | C.对外做功,温度降低 | D.质量减少,温度降低 |
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一定质量的理想气体,在某一状态变化过程中,气体对外界做功8J,气体内能减少12J,则在该过程中A.气体吸热4J | B.气体放热4J | C.气体吸热20J | D.气体放热20J |
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(6分)关于一定量的气体,下列说法正确的是 (填正确答案标号。选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)A.气体体积指的是该气体所有分子能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和 | B.气体分子热运动的剧烈程度增强时,气体的温度可能降低 | C.外界对气体做功时,其内能可能会减少 | D.气体在等温压缩的过程中一定放出热量 | E.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零 |
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