Question

（選修模塊3-3）
一同學(xué)為了表演“輕功”，他用打氣筒給4只相同的氣球充以相等質(zhì)量的空氣（可視為理想氣體），然后將這4只氣球放置在水平木板上，在氣球的上方平放置一輕質(zhì)塑料板，如圖所示．這位同學(xué)慢慢站上輕質(zhì)塑料板中間位置的過(guò)程中，氣球都沒(méi)有破裂，球內(nèi)氣體溫度可視為不變．
（1）則下列說(shuō)法正確的是______
A．氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是由于氣體重力而產(chǎn)生的
B．由于該同學(xué)壓迫氣球，球內(nèi)氣體分子間表現(xiàn)為斥力
C．氣球內(nèi)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變
D．氣球內(nèi)氣體的體積是所有氣體分子的體積之和
（2）表演過(guò)程中，對(duì)球內(nèi)氣體共做了4J的功，此過(guò)程中氣球______（填“吸收”或“放出”）的熱量是______J．若某氣球突然爆炸，則該氣球內(nèi)的氣體內(nèi)能______（填“增加”或“減少”），溫度______（填“升高”或“降低”）．
（3）一只氣球內(nèi)氣體的體積為2L，密度為3kg/m³，平均摩爾質(zhì)量為15g/mol．阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×10²³mol^-1，試估算這個(gè)氣球爆炸后在100m²、高3m的表演會(huì)堂內(nèi)每m³分散的該氣體的分子個(gè)數(shù)為多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）知道分子間表現(xiàn)的實(shí)際作用力為引力，知道被封閉氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原理．溫度是分子平均動(dòng)能變化的標(biāo)志．
（2）根據(jù)熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式△U=Q+W進(jìn)行有關(guān)判斷；
（3）求出氣體的質(zhì)量，已知平均摩爾質(zhì)量再求出摩爾數(shù)，可以求解出總的分子數(shù)；再求解表演會(huì)堂內(nèi)每m³分散的該氣體的分子個(gè)數(shù)．
解答：解：（1）A、密閉容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤．
B、該同學(xué)壓迫氣球，氣體分子間距離仍然較大，氣體分子間的作用力幾乎為零．故B錯(cuò)誤．
C、球內(nèi)氣體溫度可視為不變．所以氣球內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能不變，故C正確．
D、氣體分子間空隙很大，所以氣球內(nèi)氣體的體積遠(yuǎn)大于所有氣體分子的體積之和，故D錯(cuò)誤．
故選C．
（2）表演過(guò)程中，球內(nèi)氣體溫度可視為不變，說(shuō)明球內(nèi)氣體內(nèi)能不變，即△U=0，
對(duì)球內(nèi)氣體共做了4J的功，即W=4J，所以此過(guò)程中Q=-4J，即氣球放出的熱量是4J，若某氣球突然爆炸，氣體對(duì)外做功，瞬間無(wú)熱傳遞，則該氣球內(nèi)的氣體內(nèi)能減少，溫度降低．
（3）一只氣球內(nèi)氣體的體積為2L，密度為3kg/m³，
氣體質(zhì)量M=ρV=0.006Kg，
平均摩爾質(zhì)量為15g/mol，所以氣體的摩爾數(shù)n==0.4mol，
阿伏加德羅常數(shù)N_A=6.02×10²³mol^-1，所以這個(gè)氣球內(nèi)氣體的分子個(gè)數(shù)N=0.4×6.02×10²³=2.41×10²³ ．
氣體爆炸后，擴(kuò)賽到100m²、高3m的表演會(huì)堂，故每m³分散的該氣體的分子個(gè)數(shù)為：
N=個(gè)
故答案為：（1）C；（2）放出，4J，減少，降低；（3）8×10²⁰．
點(diǎn)評(píng)：熱學(xué)中很多知識(shí)點(diǎn)需要記憶，注意平時(shí)的積累，對(duì)于熱力學(xué)第一定律△U=W+Q，要明確公式中各個(gè)物理量的含義．