精英家教網(wǎng)如圖所示,二個(gè)絕熱的、容積相同的球狀容器A、B,用帶有閥門(mén)K的絕熱細(xì)管連通,相鄰兩球球心的高度差h=1.00m.初始時(shí),閥門(mén)是關(guān)閉的,A中裝有1mol的氦(He),B中裝有1mol的氪(Kr),二者的溫度和壓強(qiáng)都相同.氣體分子之間的相互作用勢(shì)能可忽略.現(xiàn)打開(kāi)閥門(mén)K,二種氣體相互混合,最終每一種氣體在整個(gè)容器中均勻分布,二個(gè)容器中氣體的溫度相同.已知二種氣體的摩爾質(zhì)量分別為μHe=4.003×10-3kg?mol-1和μKr=83.8×10-3kg?mol-1,下列說(shuō)法中正確的是(  )
A、兩種氣體混合前后溫度不變B、兩種氣體混合后的溫度低于混合前的溫度C、混合前氦分子的平均速率等于氪分子的平均速率D、混合后氦分子的平均速率大于氪分子的平均速率
分析:兩種氣體混合的過(guò)程中,氦氣向下進(jìn)入下面的容器,重力做正功;氪氣向上進(jìn)入上面的容器,重力做負(fù)功.比較兩種情況下重力做功的多少,確定系統(tǒng)內(nèi)能的增加或減小,從而判斷出系統(tǒng)的溫度是升高或降低;溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志,而不是平均速率的標(biāo)志.
解答:解:A、B:兩種氣體混合的過(guò)程中,0.5mol的氦氣向下進(jìn)入下面的容器,重力做正功,有:W1=m1gh≈
1
2
×4×10-3gh

氪氣向上進(jìn)入上面的容器,重力做負(fù)功,有:W2=-m2gh=-
1
2
×83.8×10-3gh

由于重力做的負(fù)功比較大,所以重力對(duì)系統(tǒng)做的功:W=W1+W2<0.所以系統(tǒng)的內(nèi)能減小,氣體的溫度降低.故A錯(cuò)誤,B正確;
C、D:溫度是分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志.氣體混合后溫度是相等的,所以混合后兩種氣體的分子的平均動(dòng)能是相同的,由于氦氣的分子的質(zhì)量小,所以氦氣的分子平均速率大.故C錯(cuò)誤,D正確.
故選:BD.
點(diǎn)評(píng):該題中兩種氣體混合的過(guò)程中,氦氣向下進(jìn)入下面的容器,重力做正功;氪氣向上進(jìn)入上面的容器,重力做負(fù)功.判斷出重力所做的總功的正負(fù)是解題的關(guān)鍵.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?武漢二模)如圖所示,兩個(gè)截面積都為S的圓柱形容器,右邊容器高為H.上端封閉,左邊容 器上端是一個(gè)可以在容器內(nèi)無(wú)摩檫滑動(dòng)的質(zhì)量為M的活塞:兩容器由裝有閥門(mén)的極細(xì) 管道相連,容器、活塞和細(xì)管都是絕熱的.開(kāi)始時(shí)閥門(mén)關(guān)閉,左邊容器中裝有理想氣體,平衡時(shí)活塞到容器底的距離為H,右邊容器內(nèi)為真空.現(xiàn)將閥門(mén)緩慢打開(kāi),活塞便緩慢 下降,直至系統(tǒng)達(dá)到新的平衡.此時(shí)理想氣體的溫度增加為原來(lái)的1.4倍,已知外界大氣 壓強(qiáng)為P0,求此過(guò)程中氣體內(nèi)能的增加量.

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如圖所示,兩個(gè)絕熱的、容積相同的球狀容器A、B,用帶有閥門(mén)K的絕熱細(xì)管連通,相鄰兩球球心的高度差。初始時(shí),閥門(mén)是關(guān)閉的,A中裝有1mol的氦(He),B中裝有1mol的氪(Kr),二者的溫度和壓強(qiáng)都相同。氣體分子之間的相互作用勢(shì)能可忽略。現(xiàn)打開(kāi)閥門(mén)K,二種氣體相互混合,最終每一種氣體在整個(gè)容器中均勻分布,二個(gè)容器中氣體的溫度相同。已知二種氣體的摩爾質(zhì)量分別為,下列說(shuō)法中正確的是

   

A.兩種氣體混合前后溫度不變

B.兩種氣體混合后的溫度低于混合前的溫度

C.混合前氦分子的平均速率等于氪分子的平均速率

D.混合后氦分子的平均速率大于氪分子的平均速率

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