Question

[物理--選修3-3]
（1）對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是

BC

．
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(yùn)動(dòng)就越劇烈
C．氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)容器不斷碰撞而產(chǎn)生的
D．當(dāng)氣體膨脹時(shí)，氣體的內(nèi)能一定減少
（2）某登山運(yùn)動(dòng)員在一次攀登珠穆朗瑪峰的過程中，在接近山頂時(shí)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(shí)給出的參數(shù)為：27℃時(shí)表內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.0×10⁵Pa（常溫下的大氣壓強(qiáng)值），當(dāng)內(nèi)、外壓強(qiáng)差超過6.0×l0⁴Pa時(shí)表盤玻璃將爆裂．當(dāng)時(shí)登山運(yùn)動(dòng)員攜帶的溫度計(jì)的讀數(shù)是-21℃．表內(nèi)氣體體積的變化可忽略不計(jì)，且可視為理想氣體．
（1）通過計(jì)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(shí)外界的大氣壓強(qiáng)為多少？

Answer 1

分析：（1）氣體分子有很大的間隙，氣體分子對(duì)容器壁的壓強(qiáng)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(jì)算出到達(dá)高山時(shí)表內(nèi)氣體壓強(qiáng)，然后結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行判斷；
②由第一問的結(jié)果進(jìn)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(cuò)誤；
B、溫度是氣體分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志，與分子的平均熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能成正比，故B正確；
C、氣體對(duì)容器的壓力是由大量氣體分子對(duì)容器不斷碰撞而產(chǎn)生的，故氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)容器不斷碰撞而產(chǎn)生的，故C正確；
D、當(dāng)氣體膨脹時(shí)，對(duì)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(cuò)誤；
故選BC．
（2）①取表內(nèi)封閉氣體為研究對(duì)象，初狀態(tài)的壓強(qiáng)為p₁=1.0×10⁵ Pa，溫度為T₁=（273+27）K=300K
其末狀態(tài)的壓強(qiáng)為p₂，溫度為T₂=（273-21）K=252K
根據(jù)查理定律，有

p1

T1

=

p2

T2

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(qiáng)為
p₀=p₂+△p=8.4×10⁴ Pa+6.0×10⁴ Pa=1.44×10⁵ Pa   
大于山腳下的大氣壓強(qiáng)（即常溫下的大氣壓強(qiáng)），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(shí)外界的大氣壓強(qiáng)為
p₀′=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(shí)外界的大氣壓強(qiáng)為2.4×10⁴ Pa．

點(diǎn)評(píng)：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．