Question

[物理--选修3-3]
（1）关于一定质量的理想气体，下列说法正确的是

 

．
A．气体体积增大，内能会减少
B．温度升高，气体分子热运动变剧烈，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多
C．气体的温度降低，分子热运动的平均动能减小
D．气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，气体的压强不一定增大
E．当分子间的平均距离变大时，气体体积变大，压强可能减小
（2）如图所示，粗细均匀的L形玻璃管放在竖直平面内，封闭端水平放置，水平段管长60cm，竖直段管长为20cm，在水平管内有一段长20cm的水银封闭着一段长35cm的空气柱．已知气柱的温度为7℃，大气压强为'75cmHg，求当空气柱的温度升高到111℃时，封闭端空气柱的长度．

Answer 1

分析：（1）A、根据热力学第一定律判断内能的变化情况；
B、单位时间内打到器壁单位面积上的分子数与温度和分子密度有关；
C、温度是分子平均动能的标志；
DE、根据理想气体状态方程判断压强的变化；
（2）先判断出温度升高到111℃时水平管事否还有水银，然后根据理想气体状态方程求解．

解答：解：（1）A、气体体积增大，说明气体对外界做功，根据热力学第一定律△U=Q+W，不知道Q的情况，故无法确定内能的变化，故A错误；
B、单位时间内打到器壁单位面积上的分子数与温度和分子密度有关，温度升高，但不知道体积的变化情况故无法确定分子密度的变化情况，故单位时间内打到器壁单位面积上的分子数不一定增多，故B错误；
C、温度是分子平均动能的标志，气体的温度降低，分子热运动的平均动能减小，C正确；
D、气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，根据

PV

T

=C，若温度T减小，则P有可能减小，即压强不一定增大，故D正确；
E、当分子间的平均距离变大时，气体体积变大，根据

PV

T

=C，若T不变或这降低，则压强减小，故E正确．
故选：CDE．
（2）设温度升高到t℃时，水银柱刚好全部移动到竖直管内，由理想气体状态方程

P1V1

T1

=

P2V2

T2

即：

75×35

280

=

95×60

273+t

解得：t=335℃
故111℃时，水平管内还有水银．设竖直管内水银柱高为x，由理想气体状态方程：

P1V1

T1

=

P2′V2′

T2′

即

75×35

280

=

(75+x)(60-20+x)

384

解得x=5cm，所以空气柱长45cm．
答：当空气柱的温度升高到111℃时，封闭端空气柱的长度为45cm．

点评：解答本题的关键熟悉理想气体模型、气压的微观解释，及内能的决定因素．