Question

噴霧器內(nèi)有10L水，上部封閉有Iatm的空氣2L．關(guān)閉噴霧閥門，用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1atm的空氣3L（沒外界環(huán)境溫度-定，空氣可看作理想氣體）．
（1）當(dāng)水面上方氣體溫度與外界溫度相等時(shí)，求氣體壓強(qiáng)，并從微觀上解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因．
（2）打開噴霧閥門，噴霧過程中封閉氣體可以看成等溫膨脹，此過程氣體是吸熱還是放熱？簡要說明理由．

Answer 1

分析：（1）由題意可知，上方氣體為等溫變化，則由玻意耳定律可求得氣體的壓強(qiáng)；由壓強(qiáng)的微觀意義可知壓強(qiáng)增加的原因；
（2）氣體等溫膨脹，故內(nèi)能不變，但對外做功，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸熱．

解答：解：（1）設(shè)氣體初態(tài)壓強(qiáng)為P₁，體積為V₁；末態(tài)壓強(qiáng)為P₂，體積為V₂，由玻意耳定律P₁V₁=P₂V₂
代入數(shù)據(jù)得P₂=

P1V1

V2

=2.5atm．
壓強(qiáng)變大，其微觀解釋為：溫度不變，分子平均動(dòng)能不變、單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，所以壓強(qiáng)增加．
（2）因氣體做等溫變化，氣體內(nèi)能不變，而氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸熱．
答：（1）壓強(qiáng)為2.5atm；因單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，壓強(qiáng)增加；（2）氣體吸熱．

點(diǎn)評：理想氣體因氣體分子間距較大，故理想氣體分子勢能可忽略不計(jì)，故理想氣體的內(nèi)能只和溫度及物質(zhì)的量有關(guān)．