题目内容
17.如图所示,在一端封闭的U形管中用水银柱封一段空气柱,当空气柱的温度为14℃时,左边水银柱的高度h1=10cm,右边水银柱的高度h2=7cm,空气柱长度L=15cm;将U形管放入100℃的水中至状态稳定时,h1变为7cm.(1)求末状态空气柱的压强和当时的大气压强(单位用cmHg).
(2)空气柱从初状态变化到末状态,内能增大(填“增大”或“减小”),若吸收的热量为Q,对外界做功为W,一定有Q大于W(填“大于”或“小于”).
分析 (1)以封闭气体为研究对象,找出初末状态参量,利用理想气体状态方程列式求解.
(2)空气柱从初状态变化到末状态,温度升高,内能增加,根据热力学第一定律分析Q与W的大小关系
解答 解:(1)以封闭的空气柱(设大气压强为P0)为研究对象
初态:P1=P0+h2-h1=(P0-3)cmHg,V1=LS=15S(cm3),T1=287 K
末态:h1′=7cm,h2ˊ=10cm,故压强:P2=P0+h2′-h1′=(P0+3)cmHg,V2=(L+3)S=18S(cm3),T2=373 K
由理想气体状态方程,得$\frac{{p}_{1}^{\;}{V}_{1}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}=\frac{{p}_{2}^{\;}{V}_{2}^{\;}}{{T}_{2}^{\;}}$
代入数据解得大气压强为:P0=75.25 cmHg
在100℃水中时,空气柱压强为:P2=78.25 cmHg
(2)空气柱从初态到末态,温度升高,内能增加△U>0,气体膨胀对外做功W<0,根据热力学第一定律△U=Q+W,知气体吸热,且Q>W
答:(1)求末状态空气柱的压强78.25cmHg和当时的大气压强75.25cmHg
(2)增大,大于
点评 利用理想气体状态方程解题,关键是正确选取状态,明确状态参量,尤其是正确求解被封闭气体的压强,这是热学中的重点知识,要加强训练,加深理解.
练习册系列答案
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A. | 单色性 | B. | 单向性 | C. | 亮度高 | D. | 粒子性 |
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