- 高一物理气体
高一物理中涉及的气体有理想气体。
理想气体是一种抽象化的气体模型,其特点是:分子体积与气体温度无关,分子间无相互作用力(碰撞为弹性的),分子为刚性球体等。在一定的温度和压强下,理想气体状态方程为pV = nRT。
理想气体在真实气体研究以及物理学中具有重要地位,因为它在一定的压强和温度下,其体积和分子数是可以预测的。同时,理想气体假设在理论计算方面有很大用处。
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相关例题:
题目:一个密闭的容器中装有一定质量的理想气体,已知初始时气体的温度为27℃,压强为1.5atm。现在对气体做绝热膨胀,使气体对外界做功,假设膨胀过程中气体没有吸收热量。求膨胀后气体的温度是多少?
【分析】
本题主要考查理想气体的状态方程和热力学第一定律的应用。
【解答】
初始状态:$p_{1} = 1.5atm,T_{1} = 273 + 27 = 300K$
根据理想气体状态方程:$pV = nRT$
可得:$V = frac{nRT}{p}$
膨胀后气体对外界做功,假设气体不做热传递,则气体温度降低,根据理想气体状态方程可得:
$p_{2}V = nRT_{2}$
其中:$V$为气体体积变化量,$T_{2}$为膨胀后气体的温度。
已知初始状态和末态的压强和体积,代入数据即可求解末态的温度。
【答案】
解:根据题意,初始状态和末态的压强分别为$1.5atm$和未知数$T_{2}$,体积分别为未知数$V_{1}$和$V_{2}$。
初始状态下的体积为容器容积,即$V_{1} = V_{0}$。
根据理想气体状态方程可得:
$frac{p_{1}V_{1}}{T_{1}} = frac{p_{2}V_{2}}{T_{2}}$
代入数据可得:
$frac{1.5 times V_{0}}{300} = frac{p_{2}V_{2}}{T_{2}}$
由于膨胀过程中气体没有吸收热量,所以有:$Delta U = 0$
又因为膨胀过程是绝热的,所以有:$Delta Q = 0$
根据热力学第一定律可得:$Delta U = Q + W$
其中:W为外界对气体做的功。
由于气体膨胀时对外界做功,所以有:$W = - p_{2}(V_{2} - V_{1})$
代入数据可得:$- p_{2}(V_{2} - V_{0}) = 0$
解得:$V_{2} = V_{0}$
所以末态的温度为:$T_{2} = frac{p_{1}V_{1}}{R} = frac{1.5 times V_{0}}{R}$
其中R为气体常数。
由于题目中未给出容器容积的具体数值,所以无法求出末态的温度。
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