2018物理二轮复习100考点第十四章热学专题14.9与气体相关的实际问题

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1、专题14.9与气体相关的实际问题1．(10分)如图所示为气压式保温瓶的原理图，整个保温瓶的容积为V，现瓶中装有体积为V的水，瓶中水的温度为T1，管内外液面一样高，瓶中水面离出水口的高度为h，已知水的密度为ρ，大气压强为p0，不计管的体积，重力加速度为g.①若从顶部向下按活塞盖子，假设按压的过程缓慢进行，则瓶内空气压缩量至少为多少，才能将水压出？②若瓶的气密性非常好，则瓶中气体的温度降为T2时，管内外液面高度差为多少？②若瓶的气密性非常好，则瓶中气体的温度降为T2的过程中，气体发生的是等容变化，设温度为T2时，管内外液面的

2、高度差为H，则这时气体的压强为p0－ρgH则有＝求得H＝2．(10分)某同学家新买了一双门电冰箱，冷藏室容积107L，冷冻室容积118L，假设室内空气为理想气体．(绝对零度取－273℃)①若室内空气摩尔体积为22.5×10－3m3/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1，在家中冰箱不通电的情况下关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？②若室内温度为27℃，大气压强为1×105Pa，关闭冰箱密封门通电工作一段时间后，冷藏室内温度降为6℃，冷冻室内温度降为－9℃，此时冷藏室与冷冻室中

3、空气的压强差为多大？③冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部，请分析说明这是否违背热力学第二定律．3.（2017全国III卷·33·2）一种测量稀薄气体压强的仪器如图（a）所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管和。长为，顶端封闭，上端与待测气体连通；下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时，与相通；逐渐提升R，直到中水银面与顶端等高，此时水银已进入，且中水银面比顶端低h，如图（b）所示。设测量过程中温度、与相通的待测气体的压强均保持不变，已知和的内径均为d，的容积为，水银的密度为，重

4、力加速度大小为g。求：（i）待测气体的压强；（ii）该仪器能够测量的最大压强。【答案】（i）；（ii）设末状态时研究对象压强为，末状态时由理想气体状态方程有，②由连通器原理有：③联立以上方程可解出：（ii）随着的增加，单调递增，由题意有，当时是该仪器能够测量的最大压强，即，4.（2017全国II卷·33·2）一热气球体积为V，内部充有温度为Ta的热空气，气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度为T0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g。（i）求该热气球所受浮力的大小；（ii

5、）求该热气球内空气所受的重力；（iii）设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量。【参考答案】（i）（ii）（iii）【参考解析】（i）设1个大气压下质量为m的空气在温度T0时的体积为V0，密度为①温度为T时的体积为VT，密度为：②由盖吕萨克定律可得：③联立①②③解得：④气球所受的浮力为：⑤联立④⑤解得：⑥5．(10分)用传统的打气筒给自行车打气时，不好判断是否已经打足了气．某研究性学习小组的同学经过思考，解决了这一问题．他们在传统打气筒基础上进行了如下的改装(示意图如图甲所示)：圆柱形打气筒高H，内部横

6、截面积为S，底部有一单向阀门K，厚度不计的活塞上提时外界大气可从活塞四周进入，活塞下压时可将打气筒内气体推入容器B中，B的容积VB＝3HS，向B中打气前A、B中气体初始压强均为p0，该组同学设想在打气筒内壁焊接一卡环C(体积不计)，C距气筒顶部高度为h＝H，这样就可以自动控制容器B中的最终压强．求：①假设气体温度不变，第一次将活塞从打气筒口压到C处时，容器B内的压强；②要使容器B内压强不超过5p0，h与H之比应为多大．【名师解析】①第一次将活塞从打气筒口压到C处时，设容器B内的压强为pB，C距底部H－h＝H/3由玻意耳定

7、律得p0(VB＋HS)＝pB(VB＋HS/3)解得pB＝1.2p0②对打气筒内的气体，要使容器B内压强不超过5p0，意味着活塞从顶端下压至C处时，打气筒C处以下的压强不能超过5p0，由玻意耳定律得p0HS＝5p0(H－h)S　解得＝6．(2016·陕西五校一模)如图所示是农业上常用的农药喷雾器，贮液筒与打气筒用细连接管相连，已知贮液筒容积为8L(不计贮液筒两端连接管体积)，打气筒活塞每循环工作一次，能向贮液筒内压入1atm的空气200mL，现打开喷雾头开关K，装入6L的药液后再关闭，设周围大气压恒为1atm，打气过程中贮

8、液筒内气体温度与外界温度相同且保持不变。求：(1)要使贮液筒内药液上方的气体压强达到3atm，打气筒活塞需要循环工作的次数；(2)打开喷雾头开关K直至贮液筒内、外气压相同时，贮液筒向外喷出药液的体积。【参考答案】(1)20次　(2)4L打入贮液筒气体后的压强：p2＝3atm由理想气体方程得：p1V1＝p2V2解得：V