如图所示是用导热性能良好的材料制成的实验装置,开始时气缸内封闭气体长度为22cm,现用竖直向下的外力压活塞,使气缸内空气柱的长度变为11cm.已知大气压强为P0
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如图所示是用导热性能良好的材料制成的实验装置,开始时气缸内封闭气体长度为22cm,现用竖直向下的外力压活塞,使气缸内空气柱的长度变为11cm.已知大气压强为P0
题型:不详
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如图所示是用导热性能良好的材料制成的实验装置,开始时气缸内封闭气体长度为22cm,现用竖直向下的外力压活塞,使气缸内空气柱的长度变为11cm.已知大气压强为P
0
=1.0×10
5
Pa,活塞的横截面积S=l0cm
2
(不计活塞的重力,环境温度稳定).求:
(1)若缓慢压缩活塞,压缩后气体的压强.
(2)从微观上说明(1)中压强变化的原因.
(3)若压缩气体过程中,人对活塞做功100J,气体向外散失热量20J,试求气体内能的变化量.
答案
(1)封闭气体初态压强 p
1
=p
0
=1.0×10
5
Pa,体积V
1
=l
1
S,末态体积 V
2
=l
2
S
由波意耳定律 p
1
V
1
=p
2
V
2
,
解得:p
2
=p
1
V
1
V
2
=1.0×10
5
×
22
11
Pa=2.0×10
5
Pa
(2)缓慢压缩活塞,气体温度不变,气体分子平均动能不变,单位体积内分子数增加,所以压强增加.
(3)人对活塞做功 W
1
=100J,
大气压力对活塞所做的功 W
2
=p
0
Sh=1.0×10
5
×10×10
-4
×11×10
-2
=11(J)
由热力学第一定律有:
W
1
+W
2
+Q=△U
解得:△U=100J+11J-20J=91J
答:
(1)若缓慢压缩活塞,压缩后气体的压强为2.0×10
5
Pa.
(2)缓慢压缩活塞,气体温度不变,气体分子平均动能不变,单位体积内分子数增加,所以压强增加.
(3)气体内能的变化量为91J.
举一反三
如图所示,两个横截面面积不相同、两端开口的圆柱形管组成的一个气缸被固定在竖直方向,用AB和CD两个被轻绳连接的活塞密封一定量的气体,不记气缸和活塞间的摩擦力,气缸导热良好.已知活塞AB的质量为3m,面积为2S;活塞CD的质量为m,面积为S;稳定时,气缸内气体体积为V
1
,取大气压强为P
0
,试求:
①稳定后,气缸内气体的压强;
②在AB上放置一质量也为m的物体,稳定后,活塞AB未下降到气缸转角EF处,求气缸内气体的体积.
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如图所示,A、B气缸的长度均为60cm,截面积均为40cm
2
,C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞,D为阀门.整个装置均由导热材料制成.原来阀门关闭,A内有压强P
A
=2.4×10
5
Pa的氧气.B内有压强P
B
=1.2×10
5
Pa的氢气.阀门打开后,活塞C向右移动,最后达到平衡.求:
Ⅰ.活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强;
Ⅱ.活塞C移动过程中B中气体是吸热还是放热(简要说明理由).(假定氧气和氢气均视为理想气体,连接气缸的管道体积可忽略)
题型:不详
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下列对气体压强的描述,错误的是( )
A.容器在完全失重的状态下,内部气体的压强为零
B.容器内气体压强是由于大量气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的
C.温度不变时,一定量的气体体积越小,相同时间撞击到器壁单位面积上的分子数越多,压强越大
D.气体温度升高时,压强有可能减小
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(1)如图甲所示,P-T图上的a→b→c表示一定质量理想气体的状态变化过程,这一过程在P-V图上的图线应是图乙中的(P、V和T分别表示气体的压强、体积和热力学温度)
(2)如图,活塞将一定质量的理想气体封闭于导热汽缸中,活塞可沿气缸内壁无摩擦滑动.通过加热使气体温度从T
1
升高到T
2
,此过程中气体吸热12J,气体膨胀对外做功8J,则气体的内能增加了______J;若将活塞固定,仍使气体温度从T
1
升高到T
2
,则气体吸收的热量为______J.
(3)取一滴油酸酒精溶液滴到水面上,酒精溶于水,油酸在水面上形成一单分子薄膜,测出这一薄膜的面积为0.2m
2
,已知油酸分子的直径为5×10
-10
m,1cm
3
的油酸酒精溶液有50滴,试估算原油酸酒精溶液的体积浓度(
纯油酸体积
油酸酒精溶液体积
×100%).
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一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C的三个变化过程,则通过图象可以判断A.B.C三个状态,气体的体积V
A
、V
B
、V
C
的大小关系是______.
设A状态体积为150ml,则C状态的体积为______ml.
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