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(1)求此时气体的体积;
(2)保持温度不变,缓慢改变作用在活塞上的力,使气体压强变为8.0?10Pa,求此时气体的体积.
【答案】见解析 【解析】(1)由理想气体状态方程得
4p0V0p1V1?, T0T1所以此时气体的体积为
p0V0T11.0?105?3.0?10?3320V1????m3?3.2?10?3m3. 5T0p13001.0?10(2)由玻意耳定律得
p1V1?p2V2,
所以
pV1.0?105?3.2?10?3311V2??m?4.0?10?3m3. 4p28.0?10
举一反三:
【变式】分别以p、V、T表示气体的压强、体积、温度.一定质量的理想气体,其初始状态表示为(p0、V0、T0).若分别经历如下两种变化过程:
○1从(p0、V0、T0)变为(p1、V1、T1)的过程中,温度保持不变(T1?T0); ○2从(p0、V0、T0)变为(p2、V2、T2)的过程中,既不吸热,也不放热,在上述两种变化过程中,如果V1?V2>V0,则( ).
A.p1>p2,T1>T2 B.p1>p2,T1<T2 C.p1<p2,T1<T2 D.p1<p2,T1>T2
【答案】 A
【解析】 解法一:依据理想气体状态方程
p0V0p1V1p2V2??.由已知条件T1?T0,T0T1T2V1>V0,则p1<p0,又V1?V2且V0?V2为绝热过程,则T2<T0?T1,p2<p1.综上所述
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T1>T2,p1>p2,故选项A正确.
解法二:由条件V1?V2>V0知,两种过程的体积都是变大的,即单位体积内分子个数减少,造成p0>p1,p0>p2.对于等温过程,则是气体分子碰撞器壁时产生的“碰撞力”不变,而绝热过程,温度降低,可以认为单个气体分子碰撞器壁的力减小,故可知
p2<p1,T1>T2,故选项A是正确的.
类型三、“两团气”问题
例3.光滑绝热的活塞把密封的圆筒容器分成A、B两部分,这两部分充有温度相同的
VB?1∶2,现将A中气体加热到127℃,B中气体降低到27℃,待重气体,平衡时VA∶∶VB'新平衡后,这两部分气体体积的比VA'为( ).
A.1∶3 C.3∶4 D.2∶l B.2∶1
【思路点拨】明确其压强和体积这些参量间的关系,结合理想气体的状态方程列方程求解。
【答案】B
【解析】 对A部分气体有
pAVApA'VA'?. ① TATA'对B部分气体有
因为
pBVBpB'VB'?. ② TBTB'pA?pB,pA'?pB',TA?TB,
所以将①式÷②式得 VA/VB?所以
VA'TB'/(VA.'TA
VA'/VB'?VATA'/(VBTB')?1?400?2/3.
2?300【总结升华】涉及两团气的问题出现时,明确其压强和体积这些参量间的关系,结合理想气体的状态方程列方程求解是关键。
举一反三:
VB?2∶1,如图【变式】用销钉固定的活塞把容器分成A、B两部分,其容积之比VA∶资料来源于网络 仅供免费交流使用
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所示,起初A中有温度为127℃、压强为1.8?10Pa的空气,B中有温度为27℃,压强为
51.2?105Pa的空气,拔去销钉,使活塞可以无摩擦地移动但不漏气,由于容器壁缓慢导热,
最后都变成室温27℃活塞也停住,求最后A、B中气体的压强.
【答案】1.3?10Pa 【僻析】对A气体,初态:
5
pA?1.8?105Pa,VA??, TA?400 K.
末态:
pA'???300 K. ??,VA',TA'由气态方程
得:
pAVApA'VA'? TATA'1.8?105Pa?VApA'VA'. ① ?400K300K对B气体,初态:
pB?1.2?105Pa,VB??,TB?300 K.
末态:
pB'???300 K. ??,VB',TB'由气态方程
得:
pBVBpB'VB'? TBTB'1.2?105Pa?VBpB'VB'. ② ?300K300K又
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'' VA?VB?V. ③ A?VB A∶VB?2∶1. ④ VpA'?pB' . ⑤
由①②③④⑤得
pA'?pB'?1.3?105Pa.
【总结升华】本题涉及两部分气体的状态变化,解题时应分别对两部分气体进行研究,
挖掘出它们之间的相关条件——体积关系、压强关系。
类型四、汽缸类问题
例4.(2014 哈尔滨三中模拟)如图所示,有一圆柱形汽缸,上部有一固定开口挡板,汽缸内壁的高度是2L,一个很薄质量为m = 0.4kg的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞的面积为2cm2,开始时活塞处在离底部L高处,外界大气压为1.0 × 105Pa,温度为27℃,现对气体加热,求:
(1)活塞恰上升到气缸上部挡板处时气体的温度是多少℃; (2)当加热到427℃时,气体的压强(结果保留三位有效数字)。
【答案】(1)327℃;(2)1.40×105Pa
【解析】(1)开始加热活塞上升的过程封闭气体做等压变化。
设气缸横截面积为S,活塞恰上升到气缸上部挡板处时气体温度为t℃,则对于封闭气体 状态一:T1=27+273=300K,V1=LS; 状态二:T2=(t+273)K,V2=2LS 由
V1V2LS2LS?即= T1T2300t?273解得t=327℃
(2)设当加热到4270C时气体的压强变为p3,在此之前活塞已上升到气缸上部挡板处。 对于封闭气体,初状态:T1=300K,V1=LS, p1?p0?mg?1.2?105Pa s资料来源于网络 仅供免费交流使用
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