Question

10． 一位同學(xué)為了表演“輕功”，用打氣筒給只相同氣球充以相等質(zhì)量的空氣（可視為理想氣體），然后將它們放置在水平木板上，再在氣球的上方平放一塊輕撫塑料板，如圖所示，這位同學(xué)慢慢站上輕質(zhì)塑料板中間位置的過(guò)程中，氣球一直沒(méi)有破裂，球內(nèi)氣體溫度可視為不變．
（1）下列說(shuō)法正確的是C
A．氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是由于氣體重力而產(chǎn)生的
B．由于該同學(xué)壓迫氣球，球內(nèi)氣體分子間表現(xiàn)為斥力
C．氣球內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能不變
D．氣球內(nèi)氣體的體積是所有氣體分子的體積之和
（2）表演過(guò)程中，對(duì)球內(nèi)氣體共做了4J的功，此過(guò)程中氣球放出（填“吸收”或“放出”）熱量．若某氣球突然爆炸，則該氣球內(nèi)的氣體內(nèi)能減少（填“增加”或“減少”）．
（3）一只氣球內(nèi)氣體的體積為V，密度為ρ，平均摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，試用以上字母表示這個(gè)氣球內(nèi)氣體的分子個(gè)數(shù)及分子間的平均距離．

Answer 1

分析 （1）知道分子間表現(xiàn)的實(shí)際作用力為引力，知道被封閉氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原理．溫度是分子平均動(dòng)能變化的標(biāo)志．
（2）根據(jù)熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式△U=Q+W進(jìn)行有關(guān)判斷；
（3）求出氣體的質(zhì)量，已知平均摩爾質(zhì)量再求出摩爾數(shù)，最后求出分子數(shù)，然后求出分子的平均距離．

解答 解：（1）A、密閉容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤．
B、該同學(xué)壓迫氣球，氣體分子間距離仍然較大，氣體分子間的作用力幾乎為零．故B錯(cuò)誤．
C、球內(nèi)氣體溫度可視為不變．所以氣球內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能不變，故C正確．
D、氣體分子間空隙很大，所以氣球內(nèi)氣體的體積遠(yuǎn)大于所有氣體分子的體積之和，故D錯(cuò)誤．
故選：C．
（2）表演過(guò)程中，球內(nèi)氣體溫度可視為不變，說(shuō)明球內(nèi)氣體內(nèi)能不變，即△U=0，對(duì)球內(nèi)氣體共做了4J的功，即W=4J，所以此過(guò)程中Q=-4J，即氣球放出的熱量是4J，若某氣球突然爆炸，氣體對(duì)外做功，瞬間無(wú)熱傳遞，則該氣球內(nèi)的氣體內(nèi)能減少，溫度降低．
（3）一只氣球內(nèi)氣體的體積為V，密度為ρ，平均摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為N_A，所以氣體的摩爾數(shù)：n=$\frac{m}{M}$=$\frac{ρV}{M}$，
阿伏加德羅常數(shù)N_A，所以這個(gè)氣球內(nèi)氣體的分子個(gè)數(shù)：N=nN_A=$\frac{ρV{N}_{A}}{M}$；
氣體分子之間的距離：d=$\root{3}{\frac{V}{N}}$，解得：d=$\root{3}{\frac{M}{ρ{N}_{A}}}$；
故答案為：（1）C；（2）放出；減少；（3）氣球內(nèi)氣體的分子個(gè)數(shù)為$\frac{ρV{N}_{A}}{M}$，分子間的平均距離為：$\root{3}{\frac{M}{ρ{N}_{A}}}$．

點(diǎn)評(píng) 熱學(xué)中很多知識(shí)點(diǎn)要需要記憶，注意平時(shí)的積累，對(duì)于熱力學(xué)第一定律△U=W+Q，要明確公式中各個(gè)物理量的含義．