1 . 如图所示,放置在水平面上的高度为2L的导热汽缸内,用质量为m,面积为S的活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞与汽缸的底部之间用一根轻弹簧连接,弹簧的原长为L,劲度系数,在弹性限度内,弹簧能够承受的最大弹力等于活塞的重力。开始时,汽缸处于温度为T的环境中,弹簧恰好处于原长。已知大气压强的大小恒为,重力加速度为g,不计弹簧体积、不计活塞的厚度及活塞与汽缸之间的摩擦力。
(1)环境温度在什么范围内变化时,弹簧不会超出其弹性限度?
(2)若环境温度从(1)中的最低温度缓慢升高至最高温度的过程中,封闭气体的内能增加了5mgL,求此过程中气体从外界环境中吸收的热量Q。
(1)环境温度在什么范围内变化时,弹簧不会超出其弹性限度?
(2)若环境温度从(1)中的最低温度缓慢升高至最高温度的过程中,封闭气体的内能增加了5mgL,求此过程中气体从外界环境中吸收的热量Q。
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2 . 一容器内装有质量为0.1kg,压强为10atm,温度为47℃的氧气。因容器漏气,经若干时间后,压强降到原来的,温度降到27℃,则容器的容积V=___________ ,漏去氧气的质量Δm=___________ 。(已知氧气分子量为32)
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3 . 如图,有一定量单原子分子理想气体,从初态a(P1,V1)开始,经等容过程到达压强为的b态,再经等压过程到达c态,最后经等温过程而完成一个循环。求:
(1)状态c的体积V2;
(2)各过程气体做的功;
(3)各过程气体传递的热量。
(1)状态c的体积V2;
(2)各过程气体做的功;
(3)各过程气体传递的热量。
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4 . 一容积为的真空系统已被抽到的真空,为提高其真空度,将它放到500K的烘箱内烘烤,使器壁释放出所吸附的气体。若烘烤后压强增为,试求器壁释放出的分子数。
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5 . 一容积为的电子管,当温度为300K时,管内空气压强为,(空气分子视为刚性双原子分子;),求:
(1)管内有多少个空气分子?
(2)这些空气分子的平均平动动能的总和是多少?
(3)平均转动动能的总和是多少?
(4)平均动能的总和是多少?
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6 . 为了理解与沉船打捞的有关物理过程,考虑下列简单模型。将打捞装置简化为一个两端开口、内壁光滑、横截面积为S的柱形长玻璃管,竖直固定使其上沿刚好没入温度为的水中;而沉船则简化为一密度为、高度为h的柱形活塞,下边缘被挡在距水平面高度为H的位置,活塞的上部玻璃管里充满水,如图所示。现从管下部向管内充入气体(可视为理想气体),推动活塞缓慢上浮。设大气压强为,水的密度为,普适气体常量为R。
(1)试求充入多少的气体后可以使得活塞刚好开始上浮?忽略气体质量。
(2)上问中充入的气体推动活塞上升,当活塞上沿趋于与水面平齐时,额外施加向下的压力可使活塞维持受力平衡状态,求平衡时此额外压力的大小。
已知,,,,,,重力加速度大小,普适气体常量。
(1)试求充入多少的气体后可以使得活塞刚好开始上浮?忽略气体质量。
(2)上问中充入的气体推动活塞上升,当活塞上沿趋于与水面平齐时,额外施加向下的压力可使活塞维持受力平衡状态,求平衡时此额外压力的大小。
已知,,,,,,重力加速度大小,普适气体常量。
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7 . 如图所示,一摩尔理想气体,由压强与体积关系的p-V图中的状态A出发,经过一缓慢的直线过程到达状态B,已知状态B的压强与状态A的压强之比为,若要使整个过程的最终结果是气体从外界吸收了热量,则状态B与状态A的体积之比应满足什么条件?已知此理想气体每摩尔的内能为,R为普适气体常量,T为热力学温度。
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8 . 如图所示,竖直放置的U形管的横截面积均为S,内装密度为ρ的液体,ρg=0.1atm/m.右侧管与大气连通且足够长,且管内有一质量为m的活塞搁在固定卡口上,卡口位置与左管上端等高.开始时,左、右管内液面高度相等,两管内空气柱长度均为l0=1.0m,压强均为大气压强p0=1atm.现使两边气体升高相同的温度,平衡时左侧管内液面下降h=0.1m,此时右侧管内气体长度为_____ .(已知:mg/S=0.01atm)
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9 . 一定质量的理想气体,开始时处于某一初始温度,现要使它的温度经变化后回到初始温度,下列过程中可以实现的是( )
A.等容降压后等压膨胀 | B.等压膨胀后等容降压 |
C.等容增压后等压膨胀 | D.等压膨胀后等容增压 |
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10 . 压力锅的构造如图甲所示,锅体一般用不锈钢做成,锅盖上装有安全泄气阀,使用时锅盖密封不透气。当锅底加热时,锅内的水蒸发,使得锅内的气体压力增大,因而升高水的沸点,达到快煮的功效。安全泄气阀的作用在于保障锅内气体的压力维持在设定值。
假设锅内的容量为2L,安全泄气阀的压力设定值为5atm,起始时锅内装有1L的水,水面上的空气压力为latm(空气内所含的微量水蒸气压力极低,可忽略不计),室温为25℃。今将锅盖封紧,在锅底面加热,在不泄气的状况下,锅内的水温最高可达多少摄氏度(℃)?有多少克的水被蒸发?(容器及其内的水的体积热膨胀可忽略不计)[注:气体常数为0.082atm·L/(mol·Κ)]
水蒸气在不同温度的饱和蒸汽压列表如下:
假设锅内的容量为2L,安全泄气阀的压力设定值为5atm,起始时锅内装有1L的水,水面上的空气压力为latm(空气内所含的微量水蒸气压力极低,可忽略不计),室温为25℃。今将锅盖封紧,在锅底面加热,在不泄气的状况下,锅内的水温最高可达多少摄氏度(℃)?有多少克的水被蒸发?(容器及其内的水的体积热膨胀可忽略不计)[注:气体常数为0.082atm·L/(mol·Κ)]
水蒸气在不同温度的饱和蒸汽压列表如下:
100 | 105 | 110 | 115 | 120 | 125 | 130 | 135 | 140 | 155 | 150 | 155 | 160 | 165 | 170 | 175 | 180 | 185 | 190 | 195 | 200 | |
/mmHg | 760 | 906 | 1075 | 1268 | 1489 | 1741 | 2026 | 2347 | 2711 | 3117 | 3570 | 4076 | 4636 | 5256 | 5940 | 6694 | 7520 | 8423 | 9413 | 10489 | 11659 |
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