Question

4．（1）一定質量的理想氣體從狀態A經過圖示中的B、C、D狀態回到狀態A．則由A變化到B，氣體內能增加（填“增加”、“減少’’或“不變”）；由D到A的過程中，氣體放出（填“吸收”或“放出”）熱量．
（2）在（1）中若氣體狀態C的體積Vc=44.8L，狀態D的體積V_D=22.4L，狀態D的慍度t₀=0℃．
①求氣體在狀態C的溫度．
②若狀態D時的壓強為1個標準大氣壓，則狀態D時氣體分子間的平均距離多少？（結果保留一位有效數字）

Answer 1

分析 （1）理想氣體的內能只與溫度有關，根據熱力學第一定律分析吸放熱情況；
（2）①氣體從狀態C到D發生等圧変化，根據蓋-呂薩克定律求狀態C的溫度；
②將氣體當成立方體模型，求出每個氣體分子平均占有的空間即小立方體的體積，再求出正方體的邊長即氣體分子間的平均距離

解答 解：（1）理想氣體的內能只與溫度有關，由A到B溫度升高，氣體內能增加；
D到A過程中，氣體發生等容變化，外界對氣體做功W=0，溫度降低，內能減少△U＜0，根據熱力學第一定律，△U=W+Q，知Q＜0，氣體放出熱量
（2）①因為C到D的過程是一個等壓過程
因此$\frac{{V}_{C}^{\;}}{{T}_{C}^{\;}}=\frac{{V}_{D}^{\;}}{{t}_{D}^{\;}+273}$
代入數據得${T}_{C}^{\;}=546K$，${t}_{C}^{\;}=273℃$
②因為D狀態是標準狀態，1mol理想氣體的體積是22.4升，因此每一個氣體分子占據的空間為$\frac{{V}_{D}^{\;}}{{N}_{A}^{\;}}=\frac{22.4×1{0}_{\;}^{-3}}{6×1{0}_{\;}^{23}}{m}_{\;}^{3}=p9vv5xb5_{\;}^{3}$，解得$d=3×1{0}_{\;}^{-9}m$
故答案為：（1）增加      放出
（2）①氣體在狀態C的溫度為273℃
②狀態D時氣體分子間的平均距離為$3×1{0}_{\;}^{-9}m$

點評 本題考查了熱力學第一定律、氣體實驗定律以及分子動理論等知識點，這些知識點是高考的重要考點，關鍵是理解，會簡單應用．