2024高考物理二輪復(fù)習(xí)第一篇專(zhuān)題十三考向3熱力學(xué)定律學(xué)案

PAGE14-考向3熱力學(xué)定律(2024·山東等級(jí)考)肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)a起先,經(jīng)a→b、b→c、c→a三個(gè)過(guò)程后回到初始狀態(tài)a,其p-V圖象如圖所示。已知三個(gè)狀態(tài)的坐標(biāo)分別為a(V0,2p0)、b(2V0,p0)、c(3V0,2p0),以下推斷正確的是 ()A.氣體在a→b過(guò)程中對(duì)外界做的功小于在b→c過(guò)程中對(duì)外界做的功B.氣體在a→b過(guò)程中從外界汲取的熱量大于在b→c過(guò)程中從外界汲取的熱量C.在c→a過(guò)程中,外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量D.氣體在c→a過(guò)程中內(nèi)能的削減量大于b→c過(guò)程中內(nèi)能的增加量(1)審題破題眼:(2)情境化模型:(3)命題陷阱點(diǎn)陷阱1:不能從p-V圖象挖掘隱含條件①p-V圖象中圖線(xiàn)與橫軸所圍區(qū)域的面積可表示功。體積增大的過(guò)程氣體對(duì)外做功,W<0;體積減小的過(guò)程外界對(duì)氣體做功,W>0。②p-V圖象中等溫線(xiàn)是雙曲線(xiàn)的一支。同一等溫線(xiàn)上p、V乘積相等;離原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線(xiàn)溫度越高。陷阱2:未駕馭影響志向氣體內(nèi)能的因素肯定質(zhì)量志向氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)。溫度上升,內(nèi)能就增大,ΔU>0;溫度降低,內(nèi)能就減小,ΔU<0;溫度不變則內(nèi)能不變,ΔU=0。陷阱3:不會(huì)利用熱力學(xué)第肯定律分析吸放熱及熱量與功的關(guān)系熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q給出了ΔU、W和Q間的定量關(guān)系,分析它們之間的關(guān)系要從它們的符號(hào)和數(shù)值綜合考量。應(yīng)用熱力學(xué)第肯定律的三點(diǎn)留意1.做功求解方法:等壓過(guò)程可用W=-pΔV求功;任何過(guò)程都可用p-V圖像中的面積求功;等容過(guò)程W=0;氣體向真空中自由膨脹,對(duì)外界不做功,W=0。2.與外界絕熱,則不發(fā)生熱傳遞,此時(shí)Q=0。3.由于志向氣體沒(méi)有分子勢(shì)能,所以當(dāng)它的內(nèi)能改變時(shí),主要體現(xiàn)在分子動(dòng)能的改變上,從宏觀(guān)上看就是溫度發(fā)生了改變。氣體試驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合問(wèn)題解決方案1.(多選)新冠肺炎疫情期間,某班級(jí)用于消毒的噴壺示意圖如圖所示。閉合閥門(mén)K,向下壓壓桿A可向瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)氣室充氣,多次充氣后按下按柄B打開(kāi)閥門(mén)K,消毒液會(huì)自動(dòng)經(jīng)導(dǎo)管從噴嘴處噴出。儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體可視為志向氣體,充氣和噴液過(guò)程中溫度保持不變,則下列說(shuō)法正確的是()A.充氣過(guò)程中儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子數(shù)增多且分子運(yùn)動(dòng)猛烈程度增加B.充氣過(guò)程中,儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能不變,壓強(qiáng)增大C.只要儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于外界大氣壓強(qiáng),消毒液就能從噴嘴處噴出D.噴液過(guò)程中,儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體汲取熱量對(duì)外界做功E.噴液過(guò)程中,儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子對(duì)器壁單位面積的平均作用力減小2.(多選)如圖所示為肯定質(zhì)量的志向氣體的壓強(qiáng)隨體積改變的p-圖象,其中AB段為雙曲線(xiàn),BC段與橫軸平行,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.過(guò)程①中氣體分子的平均動(dòng)能不變B.過(guò)程②中氣體須要汲取熱量C.過(guò)程②中氣體分子的平均動(dòng)能減小D.過(guò)程③中氣體放出熱量E.過(guò)程③中氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)容器壁的碰撞次數(shù)增大3.(V-T圖象)肯定質(zhì)量的志向氣體經(jīng)過(guò)如圖所示的改變過(guò)程:A→B→C。已知?dú)怏w在初始狀態(tài)A的壓強(qiáng)為p0,體積為V0,溫度為T(mén)0,BA連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),A→B過(guò)程中,氣體從外界汲取熱量為Q,B狀態(tài)溫度為T(mén)1。試求:(1)氣體在B狀態(tài)時(shí)的體積和在C狀態(tài)時(shí)的壓強(qiáng);(2)氣體從A→B→C整個(gè)過(guò)程中內(nèi)能的改變。1.(多選)下列說(shuō)法正確的是 ()A.多晶體有固定的熔點(diǎn),但沒(méi)有規(guī)則的外形,且表現(xiàn)為各向同性B.若分子間的相互作用力始終表現(xiàn)為斥力,在分子間的距離增大的過(guò)程中,分子力減小C.肯定質(zhì)量的志向氣體,體積減小,其壓強(qiáng)也肯定減小D.將紅墨水滴入一杯清水中,一會(huì)兒整杯清水都變成紅色,該現(xiàn)象是擴(kuò)散現(xiàn)象E.一切自發(fā)過(guò)程總沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性減小的方向進(jìn)行2.(多選)肯定質(zhì)量的志向氣體經(jīng)驗(yàn)了a→b、b→c、c→d三個(gè)狀態(tài)改變過(guò)程,其中縱坐標(biāo)表示志向氣體的壓強(qiáng)p、橫坐標(biāo)表示志向氣體的熱力學(xué)溫度T。則下列結(jié)論正確的是 ()A.a→b過(guò)程,志向氣體對(duì)外界做正功B.a→b過(guò)程,志向氣體密度變大C.b→c過(guò)程,志向氣體向外界放出熱量D.c→d過(guò)程,志向氣體內(nèi)能不變E.三個(gè)狀態(tài)改變過(guò)程對(duì)比,c→d過(guò)程是志向氣體對(duì)外界做正功最多的過(guò)程3.(多選)氣閘艙是載人航天器中供航天員進(jìn)入太空或由太空返回時(shí)用的氣密性裝置;其原理圖如圖所示。座艙A與氣閘艙B之間裝有閥門(mén)K,座艙A中充溢空氣,氣閘艙B內(nèi)為真空。航天員由太空返回氣閘艙時(shí),打開(kāi)閥門(mén)K,A中的氣體進(jìn)入B中,最終達(dá)到平衡。假設(shè)此過(guò)程中系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換,艙內(nèi)氣體可視為志向氣體,下列說(shuō)法正確的是()A.B中氣體可自發(fā)地全部退回到A中B.氣體體積膨脹,對(duì)外做功,內(nèi)能減小C.氣體溫度不變,體積增大,壓強(qiáng)減小D.氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與座艙A艙壁單位面積的碰撞次數(shù)將削減4.如圖所示,a、b、c、d表示肯定質(zhì)量的志向氣體狀態(tài)改變過(guò)程中的四個(gè)狀態(tài),圖中ab平行于橫坐標(biāo)軸,ad的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn),bc平行于縱軸,以下說(shuō)法正確的是 ()A.從狀態(tài)a到b,氣體放熱B.從狀態(tài)b到c,氣體放熱C.從狀態(tài)c到d,氣體放熱D.從狀態(tài)d到a,氣體對(duì)外做功5.某愛(ài)好小組受“蛟龍?zhí)枴钡膯l(fā),設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定水深的深度計(jì)。如圖所示,導(dǎo)熱性能良好的汽缸,內(nèi)徑相同,長(zhǎng)度均為L(zhǎng),內(nèi)部分別有輕質(zhì)薄活塞A、B,活塞密封性良好且可無(wú)摩擦地左右滑動(dòng)。汽缸左端開(kāi)口,通過(guò)A封有壓強(qiáng)為p0的氣體,汽缸右端通過(guò)B封有壓強(qiáng)為3p0的氣體。一細(xì)管連通兩汽缸,初始狀態(tài)A、B均位于汽缸最左端。該裝置放入水下后,通過(guò)A向右移動(dòng)的距離可測(cè)定水的深度,已知外界大氣壓強(qiáng)為p0,p0相當(dāng)于10m高的水產(chǎn)生的壓強(qiáng),不計(jì)水溫改變,(1)當(dāng)活塞A向右移動(dòng)時(shí),水的深度;(2)該深度計(jì)能測(cè)量的最大水深。6.如圖為一簡(jiǎn)易恒溫限制裝置,一根足夠長(zhǎng)的玻璃管豎直放置在水槽中,玻璃管內(nèi)裝有一段長(zhǎng)L=4cm的水銀柱,水銀柱下方封閉有肯定質(zhì)量的志向氣體(氣體始終處在恒溫裝置中且勻稱(chēng)受熱)。起先時(shí),開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),水溫為27℃,水銀柱下方空氣柱的長(zhǎng)度為L(zhǎng)0=20cm,電路中的A、B部分恰好處于水銀柱的正中心。閉合開(kāi)關(guān)S后,電熱絲對(duì)水緩慢加熱使管內(nèi)氣體溫度上升;當(dāng)水銀柱最下端恰好上升到A、B處時(shí),電路自動(dòng)斷開(kāi),電熱絲停止加熱。大氣壓強(qiáng)(1)水溫為多少攝氏度時(shí)電路自動(dòng)斷開(kāi)?(2)要使電路能在水溫為87℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi),應(yīng)再往玻璃管中注入多高的水銀柱?(7.如圖,用質(zhì)量m=1kg的絕熱活塞在絕熱汽缸內(nèi)封閉肯定質(zhì)量的志向氣體,活塞與汽缸壁間摩擦力忽視不計(jì),起先時(shí)活塞距離汽缸底部的高度h1=0.5m,氣體的溫度t1=27℃?，F(xiàn)用汽缸內(nèi)一電熱絲(未畫(huà)出)給氣體緩慢加熱,加熱至t2=267℃,活塞緩慢上升到距離汽缸底某一高度h2處,此過(guò)程中被封閉氣體的內(nèi)能增加ΔU=400J。已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa,重力加速度g取10(1)初始時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1和緩慢加熱后活塞距離汽缸底部的高度h2;(2)此過(guò)程中汽缸內(nèi)氣體汲取的熱量Q。8.2020年3月4日環(huán)球網(wǎng)消息,北京海關(guān)采樣檢測(cè)和排查轉(zhuǎn)運(yùn)北京的核酸陽(yáng)性病例1例,圖示為北京海關(guān)關(guān)員通過(guò)負(fù)壓隔離單元對(duì)疑似病例進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)運(yùn)。北京海關(guān)運(yùn)用的FU-221生物平安型負(fù)壓隔離單元,內(nèi)部尺寸為21800mm(長(zhǎng)、寬、高),它不工作時(shí)為密閉狀態(tài),工作時(shí)通過(guò)頂部循環(huán)過(guò)濾的進(jìn)、排氣高效凈化系統(tǒng)保證隔離單元內(nèi)為微負(fù)壓環(huán)境及內(nèi)部空氣流通,為疑似病人供應(yīng)簇新空氣,同時(shí)愛(ài)護(hù)四周人員及四周環(huán)境不受病原體污染。已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa,環(huán)境溫度t0=7℃,負(fù)壓隔離單元停止工作且溫度t=27℃時(shí),內(nèi)部壓強(qiáng)比外界低20Pa,空氣視為志向氣體,熱力學(xué)溫度與攝氏溫度之間的關(guān)系為T(mén)=(t+273)(1)負(fù)壓隔離單元停止工作且內(nèi)部溫度與外界相同時(shí)的內(nèi)部氣體的壓強(qiáng);(2)已知溫度為0℃、大氣壓強(qiáng)為1.0×105Pa時(shí),空氣的密度為1.29kg/m3,9.如圖所示,有一足夠深的容器內(nèi)裝有密度ρ=1.0×103kg/m3的液體,現(xiàn)將一端開(kāi)口、另一端封閉,質(zhì)量m=25g、截面面積S=2.5cm2的圓柱形玻璃細(xì)管倒插入液體中(細(xì)管本身玻璃的體積可忽視不計(jì)),穩(wěn)定后用活塞將容器封閉,此時(shí)容器內(nèi)液面上方的氣體壓強(qiáng)p0=1.01×105Pa,玻璃細(xì)管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度l1=20cm。已知全部裝置導(dǎo)熱良好,環(huán)境溫度不變(1)玻璃細(xì)管內(nèi)空氣柱的壓強(qiáng);(2)若緩慢向下推動(dòng)活塞,當(dāng)玻璃細(xì)管底部與液面平齊時(shí)(活塞與細(xì)管不接觸),容器液面上方的氣體壓強(qiáng)。10.用容積為ΔV的活塞式抽氣機(jī)對(duì)容積為V0的容器中的氣體抽氣,如圖所示。設(shè)容器中原來(lái)的氣體壓強(qiáng)為p0,抽氣過(guò)程中氣體溫度不變。求抽氣機(jī)的活塞抽氣n次后,容器中剩余氣體的壓強(qiáng)pn為多少?考向3///研透真題·破題有方///C依據(jù)氣體做功的表達(dá)式W=pΔV可知p-V圖線(xiàn)和體積橫軸圍成的面積即為做功大小,氣體在a→b和b→c兩個(gè)過(guò)程中p-V圖線(xiàn)和體積橫軸圍成的面積相等,所以氣體在a→b過(guò)程中對(duì)外界做的功等于b→c過(guò)程中對(duì)外界做的功,A錯(cuò)誤;氣體在a→b過(guò)程中,依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程=C可知Ta=Tb,所以ΔUab=0,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=Q+W可知Qab=-Wab,氣體在b→c過(guò)程中,溫度上升,所以ΔUbc>0,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知ΔUbc=Qbc+Wbc,即Qbc=ΔUbc-Wbc,結(jié)合Wab=Wbc<0可得Qbc>Qab>0,即b→c過(guò)程氣體汲取的熱量大于a→b過(guò)程汲取的熱量,B錯(cuò)誤;氣體在c→a過(guò)程中,溫度降低,所以ΔUca<0,氣體體積減小,外界對(duì)氣體做功,所以Wca>0,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=Q+W可知Qca<0且|Qca|>|Wca|,則在c→a過(guò)程中,外界對(duì)氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量,C正確;志向氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),依據(jù)Ta=Tb可知|ΔTca|=|ΔTbc|,所以氣體在c→a過(guò)程中內(nèi)能的削減量等于b→c過(guò)程中內(nèi)能的增加量,D錯(cuò)誤。故選C。///多維猜押·制霸考場(chǎng)///1.B、D、E充氣過(guò)程中溫度不變,而分子運(yùn)動(dòng)的猛烈程度取決于氣體的溫度,溫度不變,分子運(yùn)動(dòng)的猛烈程度不變,所以A錯(cuò)誤;充氣過(guò)程中,溫度不變,所以?xún)?chǔ)氣室內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能不變,而充氣過(guò)程中儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子數(shù)增多,所以單位面積撞擊器壁的次數(shù)變多,壓強(qiáng)增大,所以B正確;只有當(dāng)儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于大氣壓強(qiáng)與噴嘴到液面這段液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和時(shí),消毒液才能從噴嘴處噴出,所以C錯(cuò)誤;噴液過(guò)程中,氣體膨脹,對(duì)外做功,但是氣體溫度不變,內(nèi)能不變,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律,肯定須要從外界汲取熱量,所以D正確;噴液過(guò)程中,氣體體積膨脹,由于溫度不變,依據(jù)玻意耳定律,氣體壓強(qiáng)減小,即儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體分子對(duì)器壁單位面積的平均作用力減小,所以E正確。故選B、D、E。2.B、D、E依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程=C,可得:p=CT·,故可知,p-圖象的斜率為:k=CT,而對(duì)肯定質(zhì)量的志向氣體而言,斜率定性地反映溫度的凹凸;p-圖象在過(guò)程①的每點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線(xiàn)構(gòu)成的斜率漸漸減小,表示志向氣體的溫度漸漸降低,可知平均動(dòng)能減小,故A錯(cuò)誤;p-圖象過(guò)程②的每點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線(xiàn)構(gòu)成的斜率漸漸增大,則溫度上升,汲取熱量,平均動(dòng)能增大,故B正確,C錯(cuò)誤;過(guò)程③可讀出壓強(qiáng)增大,斜率不變,即溫度不變,內(nèi)能不變,但是體積減小,外界對(duì)氣體做正功,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知,氣體向外界放出熱量,故D正確;過(guò)程③可讀出壓強(qiáng)增大,溫度不變,分子的平均動(dòng)能不變,依據(jù)志向氣體壓強(qiáng)的微觀(guān)意義,氣體壓強(qiáng)與氣體分子單位時(shí)間內(nèi)對(duì)容器壁的碰撞次數(shù)、氣體分子平均動(dòng)能有關(guān),在壓強(qiáng)增大,溫度不變以及體積減小的狀況下,氣體分子對(duì)容器壁的碰撞次數(shù)增大,故E正確;故選B、D、E。3.【解析】(1)氣體從A到B過(guò)程中,發(fā)生等壓改變,設(shè)B狀態(tài)時(shí)的體積為V1,依據(jù)蓋—呂薩克定律,=解得V1=T1;氣體從B到C過(guò)程中,發(fā)生等溫改變,設(shè)C狀態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)為p,依據(jù)玻意耳定律,p0V1=pV0解得:p=T1(2)氣體從B→C過(guò)程中溫度不變,內(nèi)能不變。氣體從A→B過(guò)程中,體積變大,氣體對(duì)外做功,W=-p0ΔV=-p0(-1)V0氣體從外界汲取熱量為Q,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律,內(nèi)能的改變?chǔ)=Q+W=Q-p0(-1)V0。答案:(1)T1T1(2)Q-p0(-1)V0///高考猜押競(jìng)技場(chǎng)///1.A、B、D多晶體有固定的熔點(diǎn),但沒(méi)有規(guī)則的外形,且表現(xiàn)為各向同性,故A正確;當(dāng)分子間的相互作用力表現(xiàn)為斥力,且分子間的距離增大時(shí),分子間的相互作用力減小,故B正確;肯定質(zhì)量的志向氣體,體積減小,當(dāng)溫度不變時(shí),其壓強(qiáng)增大,故C錯(cuò)誤;將紅墨水滴入一杯清水中,一會(huì)兒整杯清水都變成紅色,說(shuō)明分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),該現(xiàn)象是擴(kuò)散現(xiàn)象,故D正確;由熱力學(xué)其次定律可知,一切自發(fā)過(guò)程總沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行,故E錯(cuò)誤。故選A、B、D。2.A、C、Ea→b過(guò)程為等溫改變,且壓強(qiáng)減小,由公式pV=C知,體積增大,氣體對(duì)外做功,故A正確;a→b過(guò)程為等溫改變,且壓強(qiáng)減小,由公式pV=C知,體積增大,志向氣體密度變小,故B錯(cuò)誤;b→c過(guò)程為等容改變,且溫度降低,志向氣體內(nèi)能減小,氣體做功為零,由熱力學(xué)第肯定律可知,氣體應(yīng)放熱,故C正確;c→d過(guò)程為等壓改變,溫度上升,志向氣體內(nèi)能增大,故D錯(cuò)誤;依據(jù)=C可得p=·T,設(shè)b處的體積為Vb,則a處的體積為,d處的體積為6Vb,依據(jù)W=p·ΔV可知三個(gè)狀態(tài)改變過(guò)程中,c→d過(guò)程是志向氣體對(duì)外界做正功最多的過(guò)程,故E正確。故選A、C、E。3.C、D依據(jù)熵增加原理可知一切宏觀(guān)熱現(xiàn)象均具有方向性,故B中氣體不行能自發(fā)地全部退回到A中,故A錯(cuò)誤;氣體自由擴(kuò)散,沒(méi)有對(duì)外做功,又因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換,依據(jù)ΔU=W+Q可知內(nèi)能不變,B錯(cuò)誤;因?yàn)閮?nèi)能不變,故溫度不變,平均動(dòng)能不變,氣閘艙B內(nèi)為真空,依據(jù)玻意耳定律可知:pV=C(定值),可知擴(kuò)散后體積V增大,壓強(qiáng)p減小,所以氣體的密集程度減小,可知?dú)怏w分子單位時(shí)間內(nèi)與A艙壁單位面積的碰撞次數(shù)將削減,故C、D正確。4.C從狀態(tài)a到b,氣壓不變,溫度上升,依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程=C,故體積增加;溫度上升說(shuō)明內(nèi)能增加,體積增加說(shuō)明對(duì)外做功,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律公式ΔU=W+Q,故氣體汲取熱量,A錯(cuò)誤;從狀態(tài)b到c,溫度不變,氣壓減小,依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程=C,體積增加;體積增加說(shuō)明對(duì)外做功,溫度不變說(shuō)明內(nèi)能不變,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律公式ΔU=W+Q,氣體汲取熱量,B錯(cuò)誤;從狀態(tài)c到d,氣體體積減小,外界對(duì)氣體做功,溫度降低,內(nèi)能減小,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律公式ΔU=W+Q,氣體放熱,故C正確;從狀態(tài)d到a,ad的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)原點(diǎn),是等容改變,溫度上升說(shuō)明內(nèi)能增加,體積不變說(shuō)明氣體不做功,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律公式ΔU=W+Q(氣體汲取熱量),D錯(cuò)誤;故選C。5.【解析】(1)A右移時(shí),假設(shè)B不動(dòng),汽缸Ⅰ內(nèi)氣體等溫改變,有:p0SL=p1S(L-)解得p1=p0<3p0,假設(shè)成立由p1=p0+ph可得:h=2.5m(2)當(dāng)活塞A恰好移動(dòng)到汽缸Ⅰ的最右端時(shí)所測(cè)水深最大,設(shè)此時(shí)活塞B右移了x兩部分氣體壓強(qiáng)相等,設(shè)為p2對(duì)Ⅰ內(nèi)氣體應(yīng)用玻意耳定律可得:p0SL=p2Sx對(duì)Ⅱ內(nèi)氣體應(yīng)用玻意耳定律可得:3p0SL=p2S(L-x)聯(lián)立解得:x=,p2=4p0由p2=p0+可得:hmax=30m。答案:(1)2.5m(2)30m6.【解析】(1)當(dāng)水銀柱最下端上升到A、B處時(shí),電路自動(dòng)斷開(kāi),此時(shí)玻璃管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度L1=L0+在此過(guò)程中空氣柱的壓強(qiáng)不變,依據(jù)蓋-呂薩克定律,有=聯(lián)立代入數(shù)據(jù),解得T1=330K,即t1=57(2)設(shè)注入的水銀柱高度為h,則空氣柱的壓強(qiáng)p2=p0+pL+ph(式中壓強(qiáng)單位為cmHg)。電路自動(dòng)斷開(kāi)時(shí),空氣柱的長(zhǎng)度也為L(zhǎng)1,即空氣柱的體積不變,依據(jù)查理定律,有=,其中p1=p0+pL(式中壓強(qiáng)單位為cmHg)聯(lián)立各式,代入數(shù)據(jù)解得h=cm。答案:(1)57℃(2)cm7.【解析】(1)起先時(shí),活塞受力平衡,有p0S+mg=p1S解得p1=p0+=1.2×105Pa氣體做等壓改變,依據(jù)蓋—呂薩克定律可得=解得h2=0.9m。(2)氣體在膨脹過(guò)程中外界對(duì)氣體做功為W=-p1ΔV=-1.2×105×(0.9-0.5)×5×10-4J=-24J由熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q解得Q=ΔU-W=400J-(-24J)=424J。答案:(1)1.2×105Pa0.9m(2)424J8.【解析】(1)以負(fù)壓隔離單元內(nèi)部氣體為探討對(duì)象,初狀態(tài):溫度T1=300K,壓強(qiáng)p1=99980Pa;末狀態(tài):溫度T2=280K,依據(jù)查理定律得=代入數(shù)據(jù)得p2≈0.93×105Pa;(2)負(fù)壓隔離單元內(nèi)部氣體初狀態(tài):體積V1=2000mm×900mm×1800mm=3.24m3溫度T1=300K,壓強(qiáng)p1=99