题目内容
【题目】如图所示,一导热性能良好的气缸,用轻质活塞密封了一定质量的气体,活塞用轻绳悬挂在天花板上
(1)若环境温度缓慢升高,下列说法正确的有_____.
A.单位时间内气体分子与器壁单位面积碰撞的分子数减少
B.单位时间内气体分子与器壁单位面积碰撞的分子数增加
C.器壁单位面积上受到气体分子撞击力增大
D.温度升高,缸内所有气体分子运动速率均增大
(2)若已知气缸的容积为1L,气缸内气体的密度为30g/,平均摩尔质量为1.152g/mol.阿伏加德罗常数
,估算气缸内气体分子数为____个,气体分子间平均距离d=____m(结果均保留一位有效数字)。
(3)已知气缸的质量为M,活塞可以在缸内无摩擦滑动,活塞的面积为S,活塞与缸底距离为h,大气压强恒为p0,此时环境温度为T。若环境温度升高时,气体从外界吸收热量Q,气缸缓慢移动距离d 后再次处于静止,则在此过程中密闭气体的内能U增加了________?温度升高了___________?
【答案】 A 2×1022 d=4×10-9m
【解析】(1)缸内气体压强可知当温度升高时,缸内气体的压强不变,因温度升高时单个分子对器壁的作用力变大,则单位时间内气体分子与器壁单位面积碰撞的分子数减少,选项A正确,B错误;气体的压强不变,则器壁单位面积上受到气体分子撞击力不变,选项C错误;温度升高,缸内气体分子运动的平均速率增大,并非所有气体分子运动速率均增大,选项D错误;故选A.
(2)气体质量:m=ρV;摩尔数为:;
分子数为:
将气体分子占据的空间看成立方体形,而且紧密排列,则=NAd3
可得 ;
(3)缸内气体压强 P=P0
气体等压膨胀过程外界对气体做功W=-PSd
根据热力学第一定律,气体内能增加量△U=Q+W
解得:△U=Q-P0Sd+Mgd
气体做等压变化,由盖萨克定律得:
解得:
