分子间的引力和斥力都随分子间距离的变化而变化,距离减小,引力和斥力都要增大,选项D正确。
6.(2012·广州测试一)一定质量的理想气体由状态A变化到状态B,气体的压强随热力学温度的变化如图所示,则此过程( )
A.气体的密度增大
B.外界对气体做功
C.气体从外界吸收了热量
D.气体分子的平均动能增大
[答案] AB
[解析] 由图象可得:
从状态A到状态B,该理想气体做等温变化,而压强变大,由理想气体状态方程
=C,气体的体积V减小,由密度公式ρ=
,故气体的密度增大,选项A正确;温度是分子平均动能的标志,温度不变,气体分子的平均动能不变,选项D错误;一定质量的理想气体的内能只与温度有关,温度不变,内能不变,而体积减小,外界对气体做功。
由热力学第一定律可知,该气体要放热,故选项B正确,选项C错误。
7.(2012·西安名校三检)
如图,将一空的铝制易拉罐开口向下压入恒温游泳池的水中,则金属罐在水中缓慢下降过程中,罐内空气(可视为理想气体)( )
A.内能增大
B.分子间的平均距离减小
C.向外界放热
D.对外界做正功
[答案] BC
[解析] 由于温度不变,故气体内能不变(理想气体内能取决于温度),A选项错误;取金属罐中封闭的理想气体为研究对象,金属罐向下压入恒温游泳池中的过程,可视为等温过程,由题意知压强变大,根据玻意耳定律p1V1=p2V2,可知体积小,故分子平均间距变小,B选项正确;内能不变ΔU=0,体积变小W>0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可知Q<0,即向外放热。
故C选项正确。
D选项错误。
8.(2012·湖南十校联考)
如图,固定的导热气缸内用活塞密封一定质量的理想气体,气缸置于温度不变的环境中。
现用力使活塞缓慢地向上移动,密闭气体的状态发生了变化。
下列图象中p、V和U分别表示该气体的压强、体积和内能,
k表示该气体分子的平均动能,n表示单位体积内气体的分子数,a、d为双曲线,b、c为直线。
能正确反映上述过程的是( )
[答案] ABD
[解析] 气缸置于温度不变的环境中说明气体做等温变化,其p-V图象是双曲线,A正确;理想气体的内能由分子动能决定,温度不变,气体的内能不变,B正确,C错误;单位体积内气体的分子数与体积的乘积为容器内分子总数,容器内分子总数不变,D正确。
二、非选择题
9.(2012·苏北四市三调)
如图,一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c,吸收了340J的热量,并对外做功120J。
若该气体由状态a沿adc变化到状态c时,对外做功40J,则这一过程中气体________(填“吸收”或“放出”)________J热量。
[答案] 吸收 260
[解析] 由热力学第一定律可知,由状态a沿adc变化到状态c,系统内能变化ΔU=Q+W=(340-120J)=220J,气体由状态a沿abc变化到状态c时,系统内能变化也是ΔU=220J则ΔU=Q′+W′=Q′-40J,解得Q′=260J
10.(2012·江苏单科)如图所示,一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B。
此过程中,气体压强p=1.0×105Pa,吸收的热量Q=7.0×102J,求此过程中气体内能的增量。
[答案] 5.0×102J
[解析] 等压变化
=
,对外做的功W=p(VB-VA)
根据热力学第一定律ΔU=Q-W,
解得ΔU=5.0×102J
11.(2012·山东理综)
如图所示,粗细均匀、导热良好、装有适量水银的U型管竖直放置,右端与大气相通,左端封闭气柱长l1=20cm(可视为理想气体),两管中水银面等高。
现将右端与一低压舱(未画出)接通,稳定后右管水银面高出左管水银面h=10cm。
(环境温度不变,大气压强p0=75cmHg)
①求稳定后低压舱内的压强(用“cmHg”作单位)。
②此过程中左管内的气体对外界________(填“做正功”“做负功”或“不做功”),气体将________(填“吸热”或“放热”)。
[答案] ①50cmHg ②做正功 吸热
[解析] ①设U形管横截面积为S,右端与大气相通时左管中封闭气体压强为p1,右端与一低压舱接通后左管中封闭气体压强为p2,气柱长度为l2,稳定后低压舱内的压强为p。
左管中封闭气体发生等温变化,根据玻意耳定律得
p1V1=p2V2①
p1=p0②
p2=p+ph③
V1=l1S④
V2=l2S⑤
由几何关系得
h=2(l2-l1)⑥
联立①②③④⑤⑥式,代入数据得
p=50cmHg⑦
②左管内气体体积增大,说明气体膨胀对外做正功;由于气体温度保持不变,根据热力学第一定律可得W+Q=0,故气体从外界吸热。
12.(2012·山东潍坊一模)
(1)以下说法正确的是________。
A.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
B.液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的
C.分子间距离减小时,分子势能一定增大
D.布朗运动是指液体分子的无规则运动
(2)如图所示,一定质量的理想气体,从状态A等容变化到状态B,再等压变化到状态D。
已知在状态A时,气体温度tA=327℃。
①求气体在状态B时的温度;
②已知由状态B→D的过程,气体对外做功W,气体与外界交换热量Q,试比较W与Q的大小,并说明原因。
[答案]
(1)AB
(2)①27℃②Q>W 见解析
[解析]
(1)当两分子的距离大于平衡距离时,分子间表现为引力,此时分子距离减小时,分子力做正功,分子势能减小,选项C错误,我们所说的布朗运动的现象是小颗粒的无规则运动,其实质是液体分子对小颗粒的无规则的撞击,受力不均匀造成的,它反映了液体分子永不停息的无规则运动。
(2)①气体由状态A变化到状态B,由查理定律
=
可得TB=
TA=
×(327+273)K=300K
所以tB=27℃
②Q>W,由B→D的过程,气体温度升高,内能增大,由热力学第一定律可得Q>W。
13.(2012·江苏苏北高中联考)
(1)下列说法中正确的是( )
A.随着低温技术的发展,我们可以使温度逐渐降低,并最终达到绝对零度
B.用手捏面包,面包体积会缩小,说明分子之间有间隙
C.分子间的距离r存在某一值r0,当r大于r0时,分子间斥力大于引力;当r小于r0时,分子间斥力小于引力
D.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势
(2)如图所示,一定质量的理想气体发生如图所示的状态变化,状态A与状态B的体积关系为VA________VB(选填“大于”“小于”或“等于”);若从A状态到C状态的过程中气体对外做了100J的功,则此过程中________(选填“吸热”或“放热”);
(3)冬天到了,很多同学用热水袋取暖。
现有某一热水袋内水的体积约为400cm3,它所包含的水分子数目约为多少个?
(计算结果保留1位有效数字,已知1mol水的质量约为18g,阿伏加德罗常数取6.0×1023mol-1)
[答案]
(1)D
(2)小于 吸热 (3)1×1025个
[解析]
(1)绝对零度是永远达不到的,选项A错误;面包体积会缩小是因为面包“颗粒”之间有间隙,选项B错误;当r大于r0时,分子间引力大于斥力,当r小于r0时,分子间斥力大于引力,选项C错误。
(2)由p-T图象可知,从A状态到B状态是等压变化,温度升高,体积增大,则VB>VA,而从B状态到C状态是等容变化,则VB=VC;由题图可知,TA=TC,理想气体的内能不变,该过程中气体对外做了100J的功,则此过程中吸热100J。
(3)热水袋内水的体积约为400cm3,其质量为400g,水的物质的量n=
mol,它所包含的水分子数目约为N=nNA=
×6.0×1023个≈1×1025个。