Question

[物理--選修3-3]
（1）對一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是______．
A．氣體的體積是所有氣體分子的體積之和
B．氣體溫度越高，氣體分子的熱運動就越劇烈
C．氣體對容器的壓強是由大量氣體分子對容器不斷碰撞而產(chǎn)生的
D．當(dāng)氣體膨脹時，氣體的內(nèi)能一定減少
（2）某登山運動員在一次攀登珠穆朗瑪峰的過程中，在接近山頂時他裸露在手腕上的防水手表的表盤玻璃突然爆裂了，而手表沒有受到任何撞擊，該手表出廠時給出的參數(shù)為：27℃時表內(nèi)氣體壓強為1.0×10⁵Pa（常溫下的大氣壓強值），當(dāng)內(nèi)、外壓強差超過6.0×l0⁴Pa時表盤玻璃將爆裂．當(dāng)時登山運動員攜帶的溫度計的讀數(shù)是-21℃．表內(nèi)氣體體積的變化可忽略不計，且可視為理想氣體．
（1）通過計算判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂還是向內(nèi)爆裂？
（2）當(dāng)時外界的大氣壓強為多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）氣體分子有很大的間隙，氣體分子對容器壁的壓強等于單位面積上氣體分子碰撞力之和，一定量氣體變化過程符合熱力學(xué)第一定律；
（2）①根據(jù)查理定律列式計算出到達高山時表內(nèi)氣體壓強，然后結(jié)合實際情況進行判斷；
②由第一問的結(jié)果進行判斷即可．
解答：解：（1）A、氣體分子有很大的間隙，故氣體的體積遠(yuǎn)大于所有氣體分子的體積之和，故A錯誤；
B、溫度是氣體分子無規(guī)則熱運動的標(biāo)志，與分子的平均熱運動動能成正比，故B正確；
C、氣體對容器的壓力是由大量氣體分子對容器不斷碰撞而產(chǎn)生的，故氣體對容器的壓強是由大量氣體分子對容器不斷碰撞而產(chǎn)生的，故C正確；
D、當(dāng)氣體膨脹時，對外做功，但有可能吸收熱量，故根據(jù)熱力學(xué)第一定律△E=W+Q，內(nèi)能不一定減小，故D錯誤；
故選BC．
（2）①取表內(nèi)封閉氣體為研究對象，初狀態(tài)的壓強為p₁=1.0×10⁵ Pa，溫度為T₁=（273+27）K=300K
其末狀態(tài)的壓強為p₂，溫度為T₂=（273-21）K=252K
根據(jù)查理定律，有
解得：p₂=8.4×10⁴ Pa   
如果手表的表盤玻璃是向內(nèi)爆裂的，則外界的大氣壓強為
p=p₂+△p=8.4×10⁴ Pa+6.0×10⁴ Pa=1.44×10⁵ Pa   
大于山腳下的大氣壓強（即常溫下的大氣壓強），這顯然是不可能的，所以可判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂的．  
②當(dāng)時外界的大氣壓強為
p′=p₂-△p=8.4×10⁴ Pa-6.0×10⁴ Pa=2.4×10⁴ Pa   
答：①手表的表盤玻璃是向外爆裂；
②）當(dāng)時外界的大氣壓強為2.4×10⁴ Pa．
點評：本題關(guān)鍵熟悉理想氣體模型、氣壓的微觀解釋，并且能根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程列式求解．