Question

喷雾器内有10L水，上部封闭有Iatm的空气2L．关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L（没外界环境温度-定，空气可看作理想气体）．
（1）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因．
（2）打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由．

Answer 1

分析：（1）由题意可知，上方气体为等温变化，则由玻意耳定律可求得气体的压强；由压强的微观意义可知压强增加的原因；
（2）气体等温膨胀，故内能不变，但对外做功，由热力学第一定律可知气体吸热．

解答：解：（1）设气体初态压强为P₁，体积为V₁；末态压强为P₂，体积为V₂，由玻意耳定律P₁V₁=P₂V₂
代入数据得P₂=

P1V1

V2

=2.5atm．
压强变大，其微观解释为：温度不变，分子平均动能不变、单位体积内分子数增加，所以压强增加．
（2）因气体做等温变化，气体内能不变，而气体对外做功，根据热力学第一定律可知气体吸热．
答：（1）压强为2.5atm；因单位体积内分子数增加，压强增加；（2）气体吸热．

点评：理想气体因气体分子间距较大，故理想气体分子势能可忽略不计，故理想气体的内能只和温度及物质的量有关．