2018-2019版高中物理 第二章 氣體 3 氣體實(shí)驗(yàn)定律學(xué)案 教科版選修3-3.doc
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2018-2019版高中物理 第二章 氣體 3 氣體實(shí)驗(yàn)定律學(xué)案 教科版選修3-3.doc
3 氣體實(shí)驗(yàn)定律
[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道什么是氣體的狀態(tài)參量.2.掌握熱力學(xué)溫度的定義,知道什么是溫標(biāo),理解攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的區(qū)別與聯(lián)系.3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,知道玻意耳定律、查理定律、蓋呂薩克定律的內(nèi)容和公式.
一、氣體的狀態(tài)參量
1.氣體的狀態(tài)參量
描述氣體狀態(tài)的物理量:一定質(zhì)量的氣體有三個(gè)狀態(tài)參量,分別是:體積、溫度和壓強(qiáng).
2.氣體的體積和壓強(qiáng)
(1)體積:氣體占有空間的大小,符號(hào)是V,單位:立方米(m3)、升(L)和毫升(mL).
1L=10-3m3,1mL=10-6m3
(2)壓強(qiáng):大量氣體分子對(duì)器壁撞擊的宏觀表現(xiàn).符號(hào)是p,國(guó)際單位:帕斯卡(Pa).
1Pa=1N/m2,常用單位還有標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)和毫米汞柱(mmHg).
3.溫度
(1)概念:表示物體冷熱程度的物理量,是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志.
(2)兩種溫標(biāo):
①攝氏溫標(biāo):早期的攝氏溫標(biāo)規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為0_℃,水的沸點(diǎn)為100_℃.用攝氏溫標(biāo)表示溫度叫攝氏溫度,符號(hào)是t.
②熱力學(xué)溫度用T表示,單位是開(kāi)爾文,簡(jiǎn)稱開(kāi)(K).
(3)攝氏溫度t和熱力學(xué)溫度T間的關(guān)系:T=t+273.15.
二、玻意耳定律
1.內(nèi)容:一定質(zhì)量的某種氣體,在溫度保持不變的情況下,壓強(qiáng)p與體積V成反比.
2.表達(dá)式:pV=常量.
3.適用條件:氣體的質(zhì)量一定,溫度不變.
三、查理定律
1.等容變化:一定質(zhì)量的某種氣體,在體積不變時(shí),壓強(qiáng)隨溫度的變化叫做等容變化.
2.內(nèi)容:一定質(zhì)量的氣體,在體積不變的情況下,壓強(qiáng)p與熱力學(xué)溫度T成正比.
3.表達(dá)式:=常量.
4.適用條件:氣體的質(zhì)量和體積不變.
四、蓋呂薩克定律
1.等壓變化:一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)不變時(shí),體積隨溫度的變化叫做等壓變化.
2.內(nèi)容:一定質(zhì)量的氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,體積V與熱力學(xué)溫度T成正比.
3.表達(dá)式:=常量.
4.適用條件:氣體的質(zhì)量和壓強(qiáng)不變.
[即學(xué)即用]
1.判斷下列說(shuō)法的正誤.
(1)0℃的溫度可以用熱力學(xué)溫度粗略地表示為273K.(√)
(2)氣體做等容變化時(shí),溫度從13℃上升到52℃,則氣體的壓強(qiáng)升高為原來(lái)的4倍.()
(3)對(duì)于一定質(zhì)量的氣體,在壓強(qiáng)不變時(shí),若溫度升高,則體積減?。?)
(4)若體積增大到原來(lái)的兩倍,則攝氏溫度升高到原來(lái)的兩倍.()
2.一定質(zhì)量的某種氣體發(fā)生等溫變化時(shí),若體積增大了n倍,則壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的_______倍.
答案
一、氣體的狀態(tài)參量
[導(dǎo)學(xué)探究] 在力學(xué)中,為了確定物體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),我們使用了物體的位移和速度這兩個(gè)物理量.在熱學(xué)中如果我們要研究一箱氣體的狀態(tài),需要哪些物理量呢?
答案 體積、溫度和壓強(qiáng)
[知識(shí)深化]
1.?dāng)z氏溫標(biāo)
一種常用的表示溫度的方法,規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為0C,水的沸點(diǎn)為100C.在0C和100C之間均勻分成100等份,每份算做1C.
2.熱力學(xué)溫標(biāo)
現(xiàn)代科學(xué)中常用的表示溫度的方法,熱力學(xué)溫標(biāo)也叫絕對(duì)溫標(biāo).
3.?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系
T=t+273.15,可粗略地表示為T(mén)=t+273.
例1 (多選)關(guān)于熱力學(xué)溫度與攝氏溫度,下列說(shuō)法正確的是( )
A.?dāng)z氏溫度和熱力學(xué)溫度都不能取負(fù)值
B.溫度由t(C)升到2t(C)時(shí),對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度由T(K)升到2T(K)
C.-33C=240.15K
D.?dāng)z氏溫度變化1C,也就是熱力學(xué)溫度變化1K
答案 CD
解析 攝氏溫度能取負(fù)值,A錯(cuò)誤;由熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系T=t+273.15知,B錯(cuò)誤,C正確;攝氏溫度與熱力學(xué)溫度在表示溫度的變化時(shí),變化的數(shù)值是相同的,故D正確.
二、玻意耳定律
[導(dǎo)學(xué)探究]
1.如圖1所示為“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如何保證氣體的質(zhì)量和溫度不變?
圖1
答案 保證氣體質(zhì)量不變的方法:實(shí)驗(yàn)前在柱塞上涂好潤(rùn)滑油,以免漏氣.
保證氣體溫度不變的方法
①改變氣體體積時(shí),緩慢進(jìn)行,等穩(wěn)定后再讀出氣體壓強(qiáng),以防止氣體體積變化太快,氣體的溫度發(fā)生變化.
②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,不用手接觸注射器的圓筒,防止圓筒從手上吸收熱量,引起內(nèi)部氣體溫度變化.
2.玻意耳定律成立的條件是什么?
答案 一定質(zhì)量的氣體,且溫度不變.
[知識(shí)深化]
1.實(shí)驗(yàn)探究
(1)實(shí)驗(yàn)器材:鐵架臺(tái)、玻璃管(帶活塞)、氣壓計(jì)等.
(2)研究對(duì)象(系統(tǒng)):玻璃管內(nèi)被封閉的空氣柱.
(3)實(shí)驗(yàn)方法:控制氣體溫度和質(zhì)量不變,研究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系.
(4)數(shù)據(jù)收集:壓強(qiáng)由氣壓計(jì)讀出,空氣柱長(zhǎng)度由刻度尺讀出,空氣柱長(zhǎng)度與橫截面積的乘積即為體積.
(5)數(shù)據(jù)處理:以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo),以體積的倒數(shù)為橫坐標(biāo),作出p-圖像,圖像結(jié)果:p-圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線.
(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:壓強(qiáng)跟體積的倒數(shù)成正比,即壓強(qiáng)與體積成反比.
2.常量的意義
p1V1=p2V2=常量
該常量與氣體的種類(lèi)、質(zhì)量、溫度有關(guān),對(duì)一定質(zhì)量的氣體,溫度越高,該常量越大.
例2 一定質(zhì)量的氣體,壓強(qiáng)為3atm,保持溫度不變,當(dāng)壓強(qiáng)減小了2atm時(shí),體積變化了4L,則該氣體原來(lái)的體積為( )
A.LB.2LC.LD.3L
答案 B
解析 設(shè)該氣體原來(lái)的體積為V1,由玻意耳定律得3V1=(3-2)(V1+4),解得V1=2L.
利用玻意耳定律解題的基本思路
1.明確研究對(duì)象,并判斷是否滿足玻意耳定律的條件.
2.明確初、末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、V1;p2、V2)
3.根據(jù)玻意耳定律列方程求解.
三、查理定律與蓋呂薩克定律
[導(dǎo)學(xué)探究] (1)根據(jù)探究等溫變化的實(shí)驗(yàn)方法,設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),在保持體積不變的情況下,探究壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系.
(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),探究在壓強(qiáng)不變時(shí)體積與溫度的關(guān)系.
答案 (1)用上面實(shí)驗(yàn)探究里的實(shí)驗(yàn)裝置.保證氣體的體積不變,把玻璃管浸入水中,改變水溫,讀出不同溫度時(shí)氣體的壓強(qiáng)大小,多測(cè)幾組數(shù)據(jù),用這些數(shù)據(jù)研究壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系.
(2)可利用如下裝置.
改變水溫,測(cè)出不同溫度時(shí)氣體的體積,多測(cè)幾組數(shù)據(jù),用這些數(shù)據(jù)研究體積與溫度的關(guān)系.
[知識(shí)深化]
1.查理定律及推論
表示一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(p、T)開(kāi)始發(fā)生等容變化,其壓強(qiáng)的變化量Δp與溫度的變化量ΔT成正比.
2.蓋呂薩克定律及推論
表示一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(V、T)開(kāi)始發(fā)生等壓變化,其體積的變化量ΔV與溫度的變化量ΔT成正比.
例3 燈泡內(nèi)充有氮、氬混合氣體,如果要使燈泡內(nèi)的混合氣體在500℃時(shí)的壓強(qiáng)不超過(guò)一個(gè)大氣壓,燈泡容積不變,則在20℃的室溫下充氣,燈泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)至多能充到多少?
答案 0.38atm
解析 燈泡內(nèi)氣體初、末狀態(tài)的參量分別為
氣體在500℃,p1=1atm,T1=(273+500)K=773K.
氣體在20℃時(shí),T2=(273+20)K=293K.
由查理定律=得
p2=p1=1atm≈0.38atm.
利用查理定理解題的基本思路
1.明確研究對(duì)象并判斷是否滿足查理定律的條件.
2.明確初、末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、T1;p2、T2).
3.根據(jù)查理定律列方程求解.
例4 一定質(zhì)量的氣體在等壓變化中體積增大了,若氣體原來(lái)的溫度為27℃,則溫度的變化是( )
A.升高了450K B.升高了150℃
C.降低了150℃ D.降低了450℃
答案 B
解析 由蓋呂薩克定律可得=,代入數(shù)據(jù)可知,=,得T2=450K.所以溫度升高Δt=150K,即溫度升高150℃.
判斷出氣體的壓強(qiáng)不變是運(yùn)用蓋呂薩克定律的關(guān)鍵.
1.(氣體的狀態(tài)參量)(多選)關(guān)于溫度與溫標(biāo),下列說(shuō)法正確的是( )
A.用攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)表示溫度是兩種不同的表示方法
B.?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負(fù)值
C.?dāng)z氏溫度升高3℃,在熱力學(xué)溫標(biāo)中溫度升高276.15K
D.熱力學(xué)溫度升高3K與攝氏溫度升高3℃是等效的
答案 AD
解析 溫標(biāo)是溫度數(shù)值的表示方法,常用的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo),A正確;攝氏溫度可以取負(fù)值,但是熱力學(xué)溫度不能取負(fù)值,因?yàn)闊崃W(xué)溫度的零點(diǎn)是低溫的極限,故選項(xiàng)B錯(cuò);攝氏溫度升高3℃,也就是熱力學(xué)溫度升高了3K,故選項(xiàng)C錯(cuò),D正確.
2.(玻意耳定律)如圖2所示,某種自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí),與洗衣缸相連的細(xì)管中會(huì)封閉一定質(zhì)量的空氣,通過(guò)壓力傳感器感知管中的空氣壓力,從而控制進(jìn)水量.設(shè)溫度不變,洗衣缸內(nèi)水位升高,則細(xì)管中被封閉的空氣( )
圖2
A.體積不變,壓強(qiáng)變小 B.體積變小,壓強(qiáng)變大
C.體積不變,壓強(qiáng)變大 D.體積變小,壓強(qiáng)變小
答案 B
解析 由題圖可知空氣被封閉在細(xì)管內(nèi),水面升高時(shí),氣體壓強(qiáng)就增大,根據(jù)玻意耳定律,氣體體積一定減小,B選項(xiàng)正確.
3.(查理定律)一定質(zhì)量的氣體,體積保持不變,下列過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)的是( )
A.溫度升高,壓強(qiáng)增大 B.溫度升高,壓強(qiáng)減小
C.溫度不變,壓強(qiáng)增大 D.溫度不變,壓強(qiáng)減小
答案 A
解析 由查理定律=常量,得溫度和壓強(qiáng)只能同時(shí)升高或同時(shí)降低,故A項(xiàng)正確.
4.(蓋呂薩克定律)一定質(zhì)量的氣體,如果保持它的壓強(qiáng)不變,降低溫度,使它的體積為0℃時(shí)的倍,則此時(shí)氣體的溫度為( )
A.℃ B.℃
C.℃ D.273n(n-1) ℃
答案 C
解析 根據(jù)蓋呂薩克定律,在壓強(qiáng)不變的條件下=,又V1=,整理后得t=℃.
一、選擇題
考點(diǎn)一 氣體的狀態(tài)參量
1.關(guān)于溫標(biāo),下列說(shuō)法正確的是( )
A.溫標(biāo)不同,測(cè)量時(shí)得到同一系統(tǒng)的溫度數(shù)值可能是不同的
B.不同溫標(biāo)表示的溫度數(shù)值不同,則說(shuō)明溫度不同
C.溫標(biāo)的規(guī)定都是人為的,沒(méi)有什么理論依據(jù)
D.熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)是兩種不同的溫度表示方法,表示的溫度數(shù)值沒(méi)有關(guān)系
答案 A
解析 溫標(biāo)不同,測(cè)量同一系統(tǒng)的溫度數(shù)值一般不同,A對(duì),B錯(cuò).每一種溫標(biāo)的規(guī)定都有一定意義,如攝氏溫標(biāo)的0C表示標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn),100C為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn),C錯(cuò).熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)在數(shù)值上有T=t+273.15K,D錯(cuò).
2.(多選)下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說(shuō)法中正確的是( )
A.-33℃=240K
B.溫度變化1℃,也就是溫度變化1K
C.?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負(fù)值
D.溫度由t℃升至2t℃,對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了t+273K
答案 AB
解析 熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系為T(mén)=t+273K,由此可知:-33℃=240K,故A、B選項(xiàng)正確;D中初態(tài)熱力學(xué)溫度為t+273K,末態(tài)為2t+273K,溫度升高了tK,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤;因絕對(duì)零度達(dá)不到,故熱力學(xué)溫度不可能取負(fù)值,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤.
考點(diǎn)二 玻意耳定律的應(yīng)用
3.一個(gè)氣泡由湖面下20m深處緩慢上升到湖面下10m深處,它的體積約變?yōu)樵瓉?lái)體積的( )
A.3倍B.2倍C.1.5倍D.0.7倍
答案 C
解析 氣泡緩慢上升過(guò)程中,溫度不變,氣體發(fā)生等溫變化,湖面下20m處,水的壓強(qiáng)約為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于10m水產(chǎn)生的壓強(qiáng)),故p1=3atm,p2=2atm,由p1V1=p2V2,得:===1.5,故C項(xiàng)正確.
4.大氣壓強(qiáng)p0=1.0105Pa.某容器的容積為20L,裝有壓強(qiáng)為20105Pa的氣體,如果保持氣體溫度不變,把容器的開(kāi)關(guān)打開(kāi),待氣體達(dá)到新的平衡時(shí),容器內(nèi)剩下的氣體質(zhì)量與原來(lái)氣體的質(zhì)量之比為( )
A.1∶19 B.1∶20
C.2∶39 D.1∶18
答案 B
解析 由p1V1=p2V2,得p1V0=p0(V0+V),因V0=20L,則V=380L,即容器中剩余20L壓強(qiáng)為p0的氣體,而同樣大氣壓下氣體的總體積為400L,所以剩下氣體的質(zhì)量與原來(lái)質(zhì)量之比等于同壓下氣體的體積之比,即=,B項(xiàng)正確.
考點(diǎn)三 查理定律的應(yīng)用
5.一定質(zhì)量的氣體,在體積不變的條件下,溫度由0℃升高到10℃時(shí),其壓強(qiáng)的增量為Δp1,當(dāng)它由100℃升高到110℃時(shí),所增壓強(qiáng)為Δp2,則Δp1與Δp2之比是( )
A.10∶1 B.373∶273
C.1∶1 D.383∶283
答案 C
解析 由查理定律得Δp=ΔT.一定質(zhì)量的氣體在體積不變的條件下=常量,溫度由0℃升高到10℃和由100℃升高到110℃,ΔT=10K相同,故壓強(qiáng)的增量Δp1=Δp2,C項(xiàng)正確.
6.民間常用“拔火罐”來(lái)治療某些疾病,方法是將點(diǎn)燃的紙片放入一個(gè)小罐內(nèi),當(dāng)紙片燃燒完時(shí),迅速將火罐開(kāi)口端緊壓在皮膚上,火罐就會(huì)緊緊地“吸”在皮膚上.其原因是,當(dāng)火罐內(nèi)的氣體( )
A.溫度不變時(shí),體積減小,壓強(qiáng)增大
B.體積不變時(shí),溫度降低,壓強(qiáng)減小
C.壓強(qiáng)不變時(shí),溫度降低,體積減小
D.質(zhì)量不變時(shí),壓強(qiáng)增大,體積減小
答案 B
解析 紙片燃燒時(shí),罐內(nèi)氣體的溫度升高,將罐壓在皮膚上后,封閉氣體的體積不再改變,溫度降低時(shí),由p∝T知封閉氣體壓強(qiáng)減小,罐緊緊“吸”在皮膚上,B選項(xiàng)正確.
7.對(duì)于一定質(zhì)量的氣體,以下說(shuō)法正確的是( )
A.氣體做等容變化時(shí),氣體的壓強(qiáng)和攝氏溫度成正比
B.氣體做等容變化時(shí),溫度升高1℃,增大的壓強(qiáng)是原來(lái)壓強(qiáng)的
C.氣體做等容變化時(shí),氣體壓強(qiáng)的變化量與溫度的變化量成正比
D.由查理定律可知,等容變化中,氣體溫度從t1升高到t2時(shí),氣體壓強(qiáng)由p1增加到p2,且p2=p1(1+)
答案 C
解析 一定質(zhì)量的氣體做等容變化時(shí),氣體的壓強(qiáng)跟熱力學(xué)溫度成正比,跟攝氏溫度不是正比關(guān)系,A錯(cuò)誤;由查理定律得=,故氣體做等容變化時(shí),溫度升高1℃,增大的壓強(qiáng)是原來(lái)壓強(qiáng)的(T為氣體原來(lái)的熱力學(xué)溫度),B錯(cuò)誤;因?yàn)椋剑剑匠A浚芍獨(dú)怏w壓強(qiáng)的變化量總是跟溫度的變化量成正比,無(wú)論是攝氏溫度,還是熱力學(xué)溫度,C正確;p2=p1(1+),D錯(cuò)誤.
考點(diǎn)四 蓋呂薩克定律的應(yīng)用
8.一定質(zhì)量的氣體保持其壓強(qiáng)不變,若熱力學(xué)溫度降為原來(lái)的一半,則氣體的體積變?yōu)樵瓉?lái)的( )
A.四倍 B.二倍
C.一半 D.四分之一
答案 C
9.房間里氣溫升高3℃時(shí),房間內(nèi)的空氣將有1%逸出到房間外,由此可計(jì)算出房間內(nèi)原來(lái)的溫度是( )
A.-7℃ B.7℃
C.17℃ D.27℃
答案 D
解析 以升溫前房間里的氣體為研究對(duì)象,由蓋呂薩克定律:=,解得:T=300K,t=27℃.所以答案選D.
10.一定質(zhì)量的氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,溫度由5℃升到10℃,體積的增量為ΔV1;溫度由10℃升到15℃,體積的增量為ΔV2,則( )
A.ΔV1=ΔV2 B.ΔV1>ΔV2
C.ΔV1<ΔV2 D.無(wú)法確定
答案 A
解析 解法一:當(dāng)p不變時(shí),由蓋呂薩克定律=常量,知==,ΔV1=V2-V1=V1,ΔV2=V3-V2=V2=V1=V1,故A正確.
解法二:當(dāng)p不變時(shí),由=常量,ΔT1=ΔT2=5K,則ΔV1=ΔV2.
二、非選擇題
11.(玻意耳定律的應(yīng)用)如圖1所示,噴霧器內(nèi)有10L水,上部封閉有1atm的空氣2L.關(guān)閉噴霧閥門(mén),用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1atm的空氣3L(設(shè)外界環(huán)境溫度一定,空氣可看作理想氣體).當(dāng)水面上方空氣溫度與外界溫度相等時(shí),求空氣壓強(qiáng).
圖1
答案 2.5atm
解析 設(shè)空氣初態(tài)壓強(qiáng)為p1,體積為V1;末態(tài)壓強(qiáng)為p2,體積為V2,由玻意耳定律p1V1=p2V2
將p1=1atm,V1=2L+3L=5L,V2=2L
代入上式得,p2=2.5atm.
12.(查理定律的應(yīng)用)用易拉罐盛裝碳酸飲料非常衛(wèi)生和方便,但如果劇烈碰撞或嚴(yán)重受熱會(huì)導(dǎo)致爆炸.我們通常用的可樂(lè)易拉罐容積V=355mL.假設(shè)在室溫(17℃)罐內(nèi)裝有0.9V的飲料,剩余空間充滿CO2氣體,氣體壓強(qiáng)為1atm.若易拉罐承受的壓強(qiáng)為1.2atm,則保存溫度不能超過(guò)多少攝氏度?
答案 75℃
解析 取CO2氣體為研究對(duì)象,則:
初狀態(tài):p1=1atm,T1=(273+17) K=290K.
末狀態(tài):p2=1.2atm,T2=未知量.
氣體發(fā)生等容變化,由查理定律=得:
T2=T1=K=348K,
t=(348-273) ℃=75℃.
13.(氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用)有一塊防水儀表,密封性能良好,表內(nèi)外壓強(qiáng)差超過(guò)6.0104Pa時(shí)表盤(pán)玻璃將爆裂.某運(yùn)動(dòng)員攜帶此表攀登珠峰,山下溫度為27℃,表內(nèi)氣壓為1.0105Pa,表內(nèi)氣體的摩爾體積為V.登上珠峰時(shí),表盤(pán)玻璃發(fā)生爆裂,此時(shí)山上氣溫為-23℃,表內(nèi)氣體體積的變化可忽略不計(jì).分析說(shuō)明表盤(pán)玻璃是向外還是向內(nèi)爆裂,并求山頂大氣壓強(qiáng)是多少?(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
答案 見(jiàn)解析
解析 以表內(nèi)氣體為研究對(duì)象,初狀態(tài)為
p1=1.0105Pa,T1=300K
末狀態(tài)為p2,T2=(273-23) K=250K
根據(jù)查理定律得=
解得:p2=T2=Pa≈8.3104Pa
若表盤(pán)向內(nèi)爆裂,則山上氣壓為
p=p2+Δp=1.43105Pa
因?yàn)樯缴蠚鈮盒∮谏侥_下氣壓,故向內(nèi)爆裂是不可能的,所以表盤(pán)是向外爆裂.由p2-p=Δp,得p=2.3104Pa.即山上大氣壓為2.3104Pa.