高二物理固液氣體的性質(zhì)(更新版)
【正文】 二定律列式求出封閉氣體的壓強．一般地，進行受力分析的研究對象選擇與封閉氣體相聯(lián)系的液柱、活塞或氣缸等．該解法的實質(zhì)就是把要求解的熱學(xué)中的壓強問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題． 第 54講 │ 要點探究 2. 應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題的一般步驟： ( 1) 選擇封閉的氣體作為研究對象． ( 2) 確定氣體的初末狀態(tài)，即溫度、體積、壓強． ( 3) 分析氣體變化的過程是等溫、等容還是等壓． ( 4) 由氣體定律列方程求解． 第 54講 │ 要點探究 例 4 有一氣象探測氣球，在充有壓強為 atm ( 即 76. 0 cm Hg) 、溫度為 ℃ 的氦氣時，體積為 3. 50 m3. 在上升至海拔 k m 高空的過程中，氣球內(nèi)氦氣逐漸減小到此高度上的大氣壓 cm Hg ，氣球內(nèi)部因啟動一持續(xù)加熱過程而維持其溫度不變．此后停止加熱，保持高度不變．已知在這一海拔高度氣溫為－ ℃ . 以下判斷錯誤的是 ( ) A ．氦氣在停止加熱前歷經(jīng)等溫減壓過程 B ．氦氣在停止加熱前的體積為 7. 39 m3 C ．氦氣在停止加熱后歷經(jīng)等壓降溫過程 D ． 氦氣在停止加熱較長一段時間后的體積為 55. 4 m3 第 54講 │ 要點探究 例 4 D [ 解析 ] 在氣球上升至海拔 km 高空的過程中，氣球內(nèi)氦氣經(jīng)歷一等溫過程． 根據(jù)玻意耳定律有 pV1＝ p2V2① 式中， p1＝ cm Hg ， V1＝ m3， p2＝ 36 .0 cm Hg ， V2是在此等溫過程末氦氣的體積． 由 ① 式得 V2＝ m3. 在停止加熱較長一段時間后，氦氣的溫度逐漸從 T1＝ 300 K下降到與外界氣體溫度相同，即 T2＝ 225 K ．這是一等壓過程，根據(jù)蓋 — 呂薩克定律有 V2T1＝V3T2② 式中， V3是在此等壓過程末氦氣的體積． 由 ② 式得 V3＝ m3 第 54講 │ 要點探究 如圖 54 － 6 所示，一氣缸豎直放在水平地面上，缸體質(zhì)量 M ＝10 k g ，活塞質(zhì)量 m ＝ 4 k g ，活塞橫截面積 S ＝ 2 10－ 3 m2. 活塞上面的氣缸里封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，下面有氣孔 O 與外界相通，大氣壓強 p0＝ 105 Pa. 活塞下面與勁度系數(shù) k ＝2 103 N /m 的輕彈簧相連．當(dāng)氣缸內(nèi)氣體溫度為 127 ℃ 時，彈簧為自然長度，此時缸內(nèi)氣柱長度 L1＝ 20 cm .g 取 10 m/ s2，不計氣缸內(nèi)氣體的重力，活塞不漏氣且與缸壁無摩擦．下列說法正確的是 ( ) 第 54講 │ 要點探究 第 54講 │ 要點探究 變 式題 D [ 解析 ] V1＝ 20S ， V2＝ 24S ， T1＝ 400 K p1＝ p0－mgS＝ 105 Pa p2＝ p0＋k ? L2－ L1? － mgS＝ 105 Pa 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：p1V1T1＝p2V2T2 解得 T2＝ 720 K 當(dāng)氣體壓強增大到一定值時，氣缸對地壓力為零，此后再升高氣體溫度，氣體壓強不變，氣體做等壓變化．設(shè)氣缸剛好對地沒有壓力時彈簧伸長為 Δ x ，則 第 54講 │ 要點探究 k Δx ＝??????m ＋ M g 解得 Δx ＝ 7 cm V3＝ 27S p3＝ p0＋MgS＝ 105 Pa 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：p1V1T1＝p3V3T3 解得 T3＝ K 可見， D 正確．
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