Question

6．某深海探測船探測到1990m深處的海水溫度為276K，若有一導熱性良好的氣缸內(nèi)用活塞（質(zhì)量不計）封閉一定質(zhì)量的理想氣體氣體，活塞與氣缸間的摩擦不計．最初氣缸所處海平面的溫度T₀=300K，壓強P₀=1atm，封閉氣體的體積V₀=3m³．如果該氣缸隨探測船緩慢下滑至海面下1990m深處（1atm近似相當于10m深的海水產(chǎn)生的壓強）問：
（1）下滑過程中封閉氣體放熱（填“吸熱”或“放熱”），傳遞的熱量大于（填“大于”或“小于”）外界對氣體所做的功；
（2）1990m深處封閉氣體的體積．

Answer 1

分析 （1）對于一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，溫度降低，內(nèi)能減小，根據(jù)熱力學第一定律分析吸放熱情況及傳遞的熱量與外界對氣體所做的功的關(guān)系
（2）根據(jù)1atm相當于10m深的海水產(chǎn)生的壓強，求出1990m深處海水產(chǎn)生的壓強，得到1990m深處封閉氣體的壓強，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程求出1990m深處封閉氣體的體積．

解答 解：（1）下滑過程中溫度降低，內(nèi)能減少△U＜0，壓強增大，根據(jù)氣態(tài)方程$\frac{pV}{T}=C$，知體積一定減小，外界對氣體做功W＞0，根據(jù)熱力學第一定律△U=W+Q，得Q＜0
下滑過程中封閉氣體放熱，且傳遞的熱量大于外界對氣體所做的功．
（2）在1990m處氣體壓強${p}_{1}^{\;}=200atm$
由理想氣體狀態(tài)方程$\frac{{p}_{0}^{\;}{V}_{0}^{\;}}{{T}_{0}^{\;}}=\frac{{p}_{1}^{\;}{V}_{1}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}$
解得${V}_{1}^{\;}=1.38×1{0}_{\;}^{-2}{m}_{\;}^{3}$
答：（1）放熱；大于；
（2）1990m深處封閉氣體的體積$1.38×1{0}_{\;}^{-2}{m}_{\;}^{3}$．

點評 本題是實際問題的簡化，要善于建立物理模型，運用理想氣體狀態(tài)方程和熱力學第一定律結(jié)合進行分析．