第一讲 分子动理论 固体、液体、气体及热力学定律
——课后自测诊断卷
1．(2019·江苏高考)(1)在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体________。
A．分子的无规则运动停息下来
B．每个分子的速度大小均相等
C．分子的平均动能保持不变
D．分子的密集程度保持不变
(2)由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为________(选填“引力”或“斥力”)。分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图甲所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中________(选填“A”“B”或“C”)的位置。
甲 乙
(3)如图乙所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900 J。求A→B→C过程中气体对外界做的总功。
解析：(1)分子永不停息地做无规则运动，A错。气体分子之间的碰撞是弹性碰撞，气体分子在频繁的碰撞中速度变化，每个分子的速度不断变化，B错。理想气体静置足够长的时间后达到热平衡，气体的温度不变，分子的平均动能不变，C对。气体体积不变，则分子的密集程度保持不变，D对。
(2)水滴表面层使水滴具有收缩的趋势，因此水滴表面层中，水分子之间的作用力为引力；水分子之间，引力和斥力相等时，分子间距r＝r0，分子势能最小；当分子间表现为引力时，分子间距离r>r0，因此，小水滴表面层中水分子Ep对应于位置C。
(3)A→B过程W1＝－p(VB－VA)
B→C过程，根据热力学第一定律W2＝ΔU
则气体对外界做的总功W＝－(W1＋W2)
联立解得W＝1 500 J。
答案：(1)CD (2)引力 C (3)1 500 J
2．(2018·江苏高考)(1)如图1所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度。空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则________。
A．空气的相对湿度减小
B．空气中水蒸气的压强增大
C．空气中水的饱和汽压减小
D．空气中水的饱和汽压增大
(2)一定量的氧气贮存在密封容器中，在T1和T2温度下其分子速率分布的情况见下表。则T1________(选填“大于”“小于”或“等于”)T2。若约10%的氧气从容器中泄漏，泄漏前后容器内温度均为T1，则在泄漏后的容器中，速率处于400～500 m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比________(选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%。
|
|
各速率区间的分子数占总分子数的百分比/%
|
|
温度T1
|
温度T2
|
|
100以下
|
0.7
|
1.4
|
|
100～200
|
5.4
|
8.1
|
|
200～300
|
11.9
|
17.0
|
|
300～400
|
17.4
|
21.4
|
|
400～500
|
18.6
|
20.4
|
|
500～600
|
16.7
|
15.1
|
|
600～700
|
12.9
|
9.2
|
|
700～800
|
7.9
|
4.5
|
|
800～900
|
4.6
|
2.0
|
|
900以上
|
3.9
|
0.9
|
(3)如图2所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0×105 Pa，经历A→B→C→A的过程，整个过程中对外界放出61.4 J热 量。求该气体在A→B过程中对外界所做的功。
解析：(1)温度计示数减小说明水在蒸发，这是因为空气的相对湿度减小了，故A正确。空气中水的饱和汽压与空气温度有关，温度不变，水的饱和汽压不变，故C、D错误。水的饱和汽压不变，空气的相对湿度减小，所以空气中水蒸气的压强减小，故B错误。
(2)温度大时，速率大的分子比例较大，故T1>T2。温度一定，气体分子速率分布情况不变，故泄漏前后速率处于400～500 m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比保持不变。
(3)整个过程中，外界对气体做功W＝WAB＋WCA，
且WCA＝pA(VC－VA)
由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得WAB＝－(Q＋WCA)
代入数据得WAB＝－138.6 J，
即气体对外界做的功为138.6 J。
答案：(1)A (2)大于 等于 (3)138.6 J
