Question

【物理--選修3-3】
（1）對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是

BCE

．
A．氣體的體積是所有氣體分子的體積之和
B．氣體溫度越高，氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)就越劇烈
C．氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)容器不斷碰撞而產(chǎn)生的
D．當(dāng)氣體膨脹時(shí)，氣體的內(nèi)能一定減少
E．在壓強(qiáng)不變而體積增大時(shí)，單位時(shí)間碰撞容器壁單位面積的分子數(shù)一定減少
（2）一定質(zhì)量理想氣體的p-V圖象如圖所示，其中a→b為等容過程，b→c為等壓過程，c→a為等溫過程，已知?dú)怏w在狀態(tài)a時(shí)的溫度T_a=300K，在狀態(tài)b時(shí)的體積V_b=22.4L求：
①氣體在狀態(tài)c時(shí)的體積V_c；
②試比較氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c過程從外界吸收的熱量Q與對(duì)外做功W的大小關(guān)系，并簡(jiǎn)要說明理由．

Answer 1

分析：（1）氣體分子有很大的間隙，氣體分子對(duì)容器壁的壓強(qiáng)等于單位面積上氣體分子碰撞力之和；溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)就越劇烈
；氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)容器不斷碰撞而產(chǎn)生的；一定量氣體變化過程符合熱力學(xué)第一定律；
（2）①根據(jù)玻意耳定律列式計(jì)算出C狀態(tài)時(shí)的體積；
②由第一問的結(jié)果進(jìn)行判斷即可．

解答：解：（1）A、氣體分子有很大的間隙，故氣體的體積遠(yuǎn)大于所有氣體分子的體積之和，故A錯(cuò)誤；
B、溫度是氣體分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志，與分子的平均熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能成正比，故B正確；
C、氣體對(duì)容器的壓力是由大量氣體分子對(duì)容器不斷碰撞而產(chǎn)生的，故氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)容器不斷碰撞而產(chǎn)生的，故C正確；
D、當(dāng)氣體膨脹時(shí)，對(duì)外做功，但有可能吸收熱量，故根據(jù)熱力學(xué)第一定律△E=W+Q，內(nèi)能不一定減小，故D錯(cuò)誤；
E、在壓強(qiáng)不變而體積增大時(shí)，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可知?dú)怏w的溫度升高，分子單次碰撞器壁的撞擊力增大；壓強(qiáng)不變，單位時(shí)間內(nèi)對(duì)碰撞容器壁單位面積上的撞擊力保持不變，所以單位時(shí)間碰撞容器壁單位面積的分子數(shù)一定減少．故E正確．
故選：BCE．
（2）①取表內(nèi)封閉氣體為研究對(duì)象，其中a→b為等容過程，所以：V_a=V_b=22.4L，P_a=3atm；P_c=1atm
c→a為等溫過程，由玻意耳定律得：P_aV_a=P_cV_c
所以：Vc=

PaVa

Pc

=

3×22.4

1

L=67.2L
②氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c為等壓過程，由蓋呂薩克定律可知體積增大時(shí)溫度升高，所以氣體內(nèi)能△U增大，由于b→c氣體對(duì)外做功，W為負(fù)值，氣體吸熱，Q為正值，由熱力學(xué)第一定律△U=Q+W可知，氣體吸收熱量Q大于氣體對(duì)外做的功W．
答：①氣體在狀態(tài)c時(shí)的體積為67.2L；
②氣體由狀態(tài)b到狀態(tài)c為等壓過程，由蓋呂薩克定律可知體積增大時(shí)溫度升高，所以氣體內(nèi)能△U增大，由于b→c氣體對(duì)外做功，W為負(fù)值，氣體吸熱，Q為正值，由熱力學(xué)第一定律△U=Q+W可知，氣體吸收熱量Q大于氣體對(duì)外做的功W．

點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵熟悉理想氣體模型、氣壓的微觀解釋，并且能根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程列式求解．