第10讲热学2-学生版.docx

17寒-高三物理 第十讲 热学2 一． 分子动理论、能量守恒定律 1. 阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023/mol；分子直径数量级10-10米 2. 油膜法测分子直径d＝ ｛V:单分子油膜的体积(m3)，S:油膜表面积(m2)｝ 3. 分子动理论内容：物质是由大量分子组成的；大量分子做无规则的热运动；分子间存在相互作用力。 4. 分子间的引力和斥力(1)r<r0，f引f斥，F分子力表现为引力 r>10r0，f引＝f斥≈0，F分子力≈0，E分子势能≈0 5. 热力学第一定律W+Q＝ΔU｛(做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的) 　　 W：外界对物体做的正功(J)，Q：物体吸收的热量(J)，ΔU：增加的内能(J)，涉及到第一类永动机不可造出｝ 6. 热力学第二定律 　　克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化（热传导的方向性）； 　　开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化（机械能与内能转化的方向性）｛涉及到第二类永动机不可造出｝ 7. 热力学第三定律：热力学零度不可达到｛宇宙温度下限：－273.15摄氏度（热力学零度）｝ 　　注： （1）布朗粒子不是分子，布朗颗粒越小，布朗运动越明显，温度越高越剧烈； （2）温度是分子平均动能的标志； （3）分子间的引力和斥力同时存在，随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得比引力快； （4）分子力做正功，分子势能减小，在r0处F引＝F斥且分子势能最小； （5）气体膨胀，外界对气体做负功W<0；温度升高，内能增大ΔU>0；吸收热量，Q>0 （6）物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零； （7）r0为分子处于平衡状态时，分子间的距离； （8）其它相关内容：能的转化和定恒定律、能源的开发与利用、环保、物体的内能、分子的动能、分子势能。 二. 气体的性质 1.气体的状态参量： 　温度：宏观上，物体的冷热程度；微观上，物体内部分子无规则运动的剧烈程度的标志， 　热力学温度与摄氏温度关系：T＝t+273 ｛T:热力学温度(K)，t:摄氏温度(℃)｝ 　体积V：气体分子所能占据的空间，单位换算：1m3＝103L＝106mL 　压强p：单位面积上，大量气体分子频繁撞击器壁而产生持续、均匀的压力，标准大气压：1atm＝1.013×105Pa＝76cmHg(1Pa＝1N/m2) 2.气体分子运动的特点：分子间空隙大；除了碰撞的瞬间外，相互作用力微弱；分子运动速率很大； 3.理想气体的状态方程： ｛＝恒量，T为热力学温度(K)｝ 　　注: （1）理想气体的内能与理想气体的体积无关,与温度和物质的量有关； 　　 （2）公式3成立条件均为一定质量的理想气体，使用公式时要注意温度的单位，t为摄氏温度(℃)，而T为热力学温度(K) 2 17寒-高三物理 热学 热学（Thermology）是研究物质处于热状态时的有关性质和规律的物理学分支，它起源于人类对冷热现象的探索。 对中国山西芮城西侯度旧石器时代遗址的考古研究，说明大约180万年前人类已开始使用火；约在公元前二千年中国已有气温反常的记载；在公元前，东西方都出现了热学领域的早期学说。中国战国时代的邹衍创立了五行学说，他把水、火、木、金、土称为五行，认为这是万事万物的根本。古希腊时期，赫拉克利特提出：火、水、土、气是自然界的四种独立元素。这些都是人们对自然界的早期认识。 1714年，华伦海特改良水银温度计，定出华氏温标，建立了温度测量的一个共同的标准，使热学走上了实验科学的道路。经过许多科学家两百年的努力，到1912年，能斯脱提出热力学第三定律后，人们对热的本质才有了正确的认识，并逐步建立起热学的科学理论。 历史上对热的认识，出现过两种对立的观点。18世纪出现过热质说，把热看成是一种不生不灭的流质，一个物体含有的热质多，就具有较高的温度。与此相对立的是把热看成物质的一种运动的形式的观点，俄国科学家罗蒙诺索夫指出热是分子运动的表现。 针对热质说不能解释摩擦生热的困难，许多科学家进行了各种摩擦生热的实验，特别是朗福德的实验，他用钝钻头钻炮筒，因钻头与炮筒内壁摩擦，在几乎没产生碎屑的情况下使水沸腾；1840年以后，焦耳做了一系列的实验，证明热是同大量分子的无规则运动相联系的。 焦耳的实验以精确的数据证实了迈尔热功当量概念的正确性，使人们摈弃了热质说，并为能量守恒定律奠定了实验基础。与此同时，热学的两类实验技术——测温术和量热术也得到了发展。 热学主要研究热现象及其规律，它有两种不同描述方法——热力学和统计物理。热力学是其宏观理论，是实验规律。统计物理学是其微观描述方法，它通过物理简化模型，运用统计方法找出微观量与宏观量之间的关系。 例1. 对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是( ) A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈 B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈 C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小 D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小 例2. 用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品,如图所示,充气袋四周被挤压时,假设袋内气体与外界无热交换,则袋内气体( ) A.体积减小,内能增大　　 B.体积减小,压强减小　　 C.对外界做负功,内能增大　　 D.对外界做正功,压强减小 例3. 下列说法中正确的是( ) A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大 B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大 C.物体温度降低,其内能一定增大 D.物体温度不变,其内能一定不变 例4. 一定质量的理想气体，从某一状态开始，分别经过以下两个过程使体积膨胀为原来的两倍：过程一，等温膨胀；过程二，等压膨胀。则（ ） A．过程一中，气体的压强减小 B．过程二中，单位体积气体的分子数减少，气体分子的平均动能增加 C．过程一中，气体对外做功，内能减少 D．过程二中，气体吸收热量，内能增加 例5. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，在这一过程中，下列表述正确的是（ ） A．气体从外界吸收热量 B．气体分子的平均动能减少   C．外界对气体做正功 D．气体分子撞击器壁的作用力增大 1. (1)如图,横坐标v表示分子速率,纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是_________。(填选项前的字母) A.曲线①　　B.曲线②　　C.曲线③　　D.曲线④ (2)图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图象,它由状态A经等容过程到状态B,再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC,则下列关系式中正确的是______。(填选项前的字母) A.TA<TB,TB<TC B.TA>TB,TB=TC C.TA>TB,TB<TC D.TA=TB,TB>TC 2.如图所示，1mol的理想气体由状态A经状态B、状态C、状态D再回到状态A. BC、DA线段与横轴平行，BA、CD的延长线过原点． (1) 气体从B变化到C的过程中，下列说法中正确的是_________． A．分子势能增大 B．分子平均动能不变 C．气体的压强增大 D．分子的密集程度增大 (2) 气体在A→B→C→D→A整个过程中，内能的变化量_________； 其中A到B的过程中气体对外做功W1，C到D的过程中外界对气体做功W2，则整个过程中气体向外界放出的热量为       ． (3) 气体在状态B的体积VB=40L，在状态A的体积VA=20L，状态A的温度tA=0℃．求： ①气体在状态B的温度． ②状态B时气体分子间的平均距离．(阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023mol-1，计算结果保留一位有效数字) 3． (1) 根据分子动理论和热力学定律，下列说法正确的是___________。(填选项前的字母) A．气体体积是指所有气体分子体积的总和     B．物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大     C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 D．悬浮在空气中的PM2.5颗粒的运动不是分子热运动 (2) 如图所示，U型气缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体，已知气缸不漏气，活塞移动过程无摩擦。初始时，外界大气压为p0，活塞紧压小挡板。现缓慢升高缸内气体温度，气缸内气体压强p随热力学温度T的变化规律是       。(填选项前的字母) 4. (1) 如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是________.     A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为     B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为     C．若两个分子间距离增大，则分子势能也增大     D．由分子动理论可知：温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相同     E．质量和温度都相同的氢气和氧气(视为理想气体) ，氢气的内能大 (2)内壁光滑的导热气缸竖直浸放在盛有27℃温水的恒温水槽中，用不计质量的活塞封闭了压强为、体积为的理想气体。现在活塞上方缓缓倒上质量为的沙子，封闭气体的体积变为；然后将气缸移出水槽，经过缓慢降温，气体温度最终变为。已知活塞面积为，大气压强为，g取，求：   (1) 气体体积V1．   (2) 气缸内气体的最终体积V2(结果保留两位有效数字) ． 5. (1) 下列说法中正确的是________. A．空气中PM2.5的运动属于分子热运动 B．露珠成球形是由于液体表面张力的作用 C．液晶显示屏是利用液晶的光学各向异性制成的 D．分子间相互作用力随着分子间距离的增大而减小 (2) 如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一容器中，活塞与容器壁间无摩擦。当气体的温度升高时，气体体积＿＿＿(选填“增大” 、“减小” 或“不变”) ，从微观角度看，产生这种现象的原因是＿＿＿＿＿。 (3) 某压力锅结构如图所示。盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热。 ①在压力阀被顶起前，停止加热。若此时锅内气体的体积为V、摩尔体积为，阿伏加德罗常数为，计算锅内气体的分子数 ②在压力阀被顶起后，停止加热。假设放气过程中气体对外界做功为，并向外界释放了的热量。求该过程锅内原有气体内能的变化量。 6. （1）如图所示，是氧气在0℃和100℃两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系。由图可知（ ） A．100℃的氧气，速率大的分子比例较多 B．具有最大比例的速率区间，0℃时对应的速率大 C．温度越高，分子的平均速率大 D．在0℃时，部分分子速率比较大，说明内部有温度较高的区域 （2）如图所示，一定质量的理想气体的P—V图象。 其中，为等温过程，为绝热过程。这两个过程中，内能减少的是_______；过程气体_______（选填“对外” 或“对内” ）做功。 （3）1mol任何气体在标准状况下的体积都是22.4L。试估算温度为零摄氏度，压强为2个标准大气压状态下单位体积内气体分子数目（结果保留两位有效数字）。 7. 一种海浪发电机的气室如图所示。工作时,活塞随海浪上升或下降,改变气室中空气的压强,从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭。气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程,推动出气口处的装置发电。气室中的空气可视为理想气体。 (1)下列对理想气体的理解,正确的有________。 A.理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型 B.只要气体压强不是很高就可视为理想气体 C.一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关 D.在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律 (2)压缩过程中,两个阀门均关闭。若此过程中,气室中的气体与外界无热量交换,内能增加了3.4×104 J,则该气体的分子平均动能________(选填“增大”、“减小”或“不变”),活塞对该气体所做的功_________(选填“大于”、“小于”或“等于”)3.4×104 J。 (3)上述过程中,气体刚被压缩时的温度为27 ℃,体积为0.224 m3,压强为1个标准大气压。已知1 mol气体在1个标准大气压、0 ℃时的体积为22.4 L,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1。计算此时气室中气体的分子数。(计算结果保留一位有效数字) 8. 上海出租车常以天然气作为燃料。加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中,若储气罐内气体体积及质量均不变,则罐内气体(可视为理想气体)( ) A.压强增大,内能减小　　 B.吸收热量,内能增大　　 C.压强减小,分子平均动能增大　 D.对外做功,分子平均动能减小 (2)图为一种减震垫,上面布满了圆柱状薄膜气泡,每个气泡内充满体积为V0,压强为p0的气体,当平板状物品平放在气泡上时,气泡被压缩。若气泡内气体可视为理想气体,其温度保持不变,当体积压缩到V时气泡与物品接触面的面积为S,求此时每个气泡内气体对接触面处薄膜的压力。 9. (1)如图,内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时,缸内气体________。(双选,填正确答案标号) A.内能增加　　B.对外做功　　C.压强增大　　D.分子间的引力和斥力都增大 (2)一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量M=3×103 kg、体积V0=0.5 m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定量的气体,开始时筒内液面到水面的距离h1=40 m,筒内气体体积V1=1 m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升,当筒内液面到水面的距离为h2时,拉力减为零,此时气体体积为V2,随后浮筒和重物自动上浮。求V2和h2。 (已知大气压强p0=1×105 Pa,水的密度ρ=1×103 kg/m3,重力加速度的大小g=10 m/s2。不计水温变化,筒内气体质量不变且可视为理想气体,浮筒质量和筒壁厚度可忽略。) 1. 下列说法正确的是______。 A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故 E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果 (2)如图,两气缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑,其下部由体积可忽略的细管连通;A的直径是B的2倍,A上端封闭,B上端与大气连通;两气缸除A顶部导热外,其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b,活塞下方充有氮气,活塞a上方充有氧气。当大气压为p0、外界和气缸内气体温度均为7 ℃且平衡时,活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的,活塞b在气缸正中间。 (1)现通过电阻丝缓慢加热氮气,当活塞b恰好升至顶部时,求氮气的温度; (2)继续缓慢加热,使活塞a上升。当活塞a上升的距离是气缸高度的16分之1时,求氧气的压强。 2. (1)一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其p-T图像如图所示。下列判断正确的是________。 A.过程ab中气体一定吸热 B.过程bc中气体既不吸热也不放热 C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D.a、b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小 E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同 (2)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内,气缸壁导热良好,活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p,活塞下表面相对于气缸底部的高度为h,外界的温度为T0。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面,沙子倒完时,活塞下降了h/4。若此后外界的温度变为T,求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变,重力加速度大小为g。 3.某同学利用DIS实验系统研究一定质量理想气体的状态变化，实验后计算机屏幕显示如下的图象。已知在状态时气体的体积 =3L，求：   ①气体在状态的压强；②气体在状态的体积。 4.（1）密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能）（ ）  A．内能增大，放出热量     B．内能减小，吸收热量    C．内能增大，对外界做功   D．内能减小，外界对其做功 （2）如图，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为5×10-3m2，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在气缸内，（大气压强取1.01×105pa，g取）。若从初温开始加热气体，使活塞离气缸底部的高度由0.5m缓慢变为0.51m，则此时气体的压强为多少Pa? 温度为多少℃。 5.（1）（多选）下列说法中正确的是________ A．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的 B．对于一定质量的理想气体, 若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定变大 C．当两个分子间的距离为r0(平衡位置) 时，分子势能最小且一定为零 （2）一活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，初始时气体体积为 3.0×l0 -3m3。用 DIS 实验系统测得此时气体的温度和压强分别为 300K 和1.0×105Pa。推动活塞压缩气体，稳定后测得气体的温度和压强分别为320K和1.6×105Pa。求此时气体的体积； 6.（1）下列说法正确的是__________（填正确答案标号）。 A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的作无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性 B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大 C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 D．当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大 （2）如图所示，圆柱形气缸A中用质量为2m的活塞封闭有一定质量的理想气体，温度为27℃，气缸中的活塞通过滑轮系统悬挂一质量为m的重物，稳定时活塞与气缸底部距离为h，现在重物m上加挂质量为的小物体，已知大气压强为p0，活塞横截面积为S，，不计一切摩擦，求当气体温度升高到37℃且系统重新稳定后，重物m下降的高度。 7.（1）下列说法正确的是（ ）   A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体 C．当两分子间距离增大时，分子引力增大，分子斥力减小 (2)如图所示，ABC为粗细均匀的“L” 型细玻璃管，A端封闭，C端开口。开始时AB竖直，BC水平，BC内紧靠B端有一段长l1=30cm的水银柱，AB内理想气体长度l2=20cm．现将玻璃管以B点为轴在竖直面内逆时针缓慢旋转90o，使AB水平。环境温度不变，大气压强P0=75cmHg，求：①旋转后水银柱进入AB管的长度；②玻璃管旋转过程中，外界对封闭气体做正功还是做负功? 气体吸热还是放热? 8. （1）下列各种说法中正确的是（ ） A．物体吸收热量，内能一定增加 B．液体与大气相接触，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引 C．体的压强与单位体积内的分子数和温度有关 （2）如图所示，有两个不计质量的活塞M、N将两部分理想气体封闭在绝热气缸内，温度均是270C．M活塞是导热的，N活塞是绝热的，均可沿气缸无摩擦地滑动，已知活塞的横截面积均为S=2cm2，初始时M活塞相对于底部的高度为Ｈ=27cm，N活塞相对于底部的高度为h=18cm．现将一质量为m=400g的小物体放在M活塞的上表面上，活塞下降．已知大气压强为p0=1.0×105Pa, ①求下部分气体的压强多大； ②现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，使下部分气体的温度变为1270C，求稳定后活塞M、N距离底部的高度． 9. （1）下列说法正确的是_______（填入正确选项前的字母） A．理想气体等温膨胀时，内能不变     B．扩散现象表明分子在永不停息地运动     C．分子热运动加剧，则物体内每个分子的动能都变大     D．在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能一定增加     E．布朗运动反映了悬浮颗粒内部的分子在不停地做无规则热运动 （2）如图所示，均匀薄壁U型管竖直放置，左管竖直部分高度大于30 cm且上端封闭，右管上端开口且足够长，用两段水银封闭了A、B两部分理想气体，下方水银左右液面等高，右管上方的水银柱高h=4 cm，初状态环境温度为23℃，A气体长度l1=15 cm，外界大气压强P0=76 cmHg。现使整个装置缓慢升温，当下方水银的左右液面高度相差△l=10 cm后，保持温度不变，在右管中再缓慢注入水银，使A中气柱长度回到15cm。 求：①升温后保持不变的温度是多少？ ②右管中再注入的水银高度是多少？ 10. （1）下列关于热现象的说法中正确的是  。 A. 布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的无规则运动 B. 温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大 C.. 气体很容易充满整个容器，这是分子间存在斥力的宏观表现 D. 雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力的作用 E. 只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数 （2）如图所示，有一热气球，球的下端有一小口，使球内外的空气可以流通，以保持球内外压强相等，球内有温度调节器，以便调节球内空气的温度，使气球可以上升或下降，设气球的总体积Ｖ０＝500ｍ３（球壳体积忽略不计），除球内空气外，气球质量Ｍ＝180kg。已知地球表面大气温度Ｔ０＝280Ｋ，密度ρ０＝1.20kg／ｍ３，如果把大气视为理想气体，它的组成和温度几乎不随高度变化。（1）为使气球从地面飘起，球内气温最低必须加热到多少?（2）当球内温度为480K时，气球上升的加速度多大？ 11. 如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是（ ）                  A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为  B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为  C．若两个分子间距离增大，则分子势能也增大  D．由分子动理论可知：温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相同  E．质量和温度都相同的氢气和氧气 (视为理想气体) ，氢气的内能大 ⑵如图所示的玻璃管ABCDE，CD部分水平，其余部分竖直（B端弯曲部分长度可忽略），玻璃管截面半径相比其长度可忽略，CD内有一段水银柱，初始时数据如图，环境温度是300K，大气压是75cmHg。现保持CD水平，将玻璃管A端缓慢竖直向下插入大水银槽中，当水平段水银柱刚好全部进入DE竖直管内时，保持玻璃管静止不动。问： （i）玻璃管A端插入大水银槽中的深度是多少？（即水银面到管口A的竖直距离）？ （ii）当管内气体温度缓慢降低到多少K时，DE中的水银柱刚好回到CD水平管中？ 12. （1）如图所示，一个导热气缸竖直放置，气缸内封闭有一定质量的气体，活塞与气缸壁紧密接触，可沿汽缸壁无摩擦地上下移动。若大气压保持不变，而环境温度缓慢升高，在这个过程中_____ A．汽缸内每个分子的动能都增大 B．封闭气体对外做功 C．汽缸内单位体积内的分子数增多 D．封闭气体吸收热量 E．汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少 （2）如图所示为火灾报警器的原理图，竖直放置的玻璃试管中装入水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出响声．在27℃时，下端封闭的空气柱长为L1＝20cm，水银柱上表面与导线端点的距离为L2＝10cm，管内水银柱的重量为10N，横截面积为1cm2，大气压强P0＝1.0×105Pa，问： （1）当温度达到多少时报警器会报警? （2）如果温度从27℃升到报警温度的过程中，封闭空气柱从外界吸收的热量为20J，则空气柱的内能增加了多少? 13. 如图所示，在一辆静止的小车上，竖直固定着两端开口、内径均匀的U形管，U形管的竖直部分与水平部分的长度均为l，管内装有水银，两管内水银面距管口均为。现将U形管的左端封闭，并让小车水平向右做匀加速直线运动，运动过程中U形管两管内水银面的高度差恰好为。已知重力加速度为g，水银的密度为ρ，大气压强为p0=ρgl，环境温度保持不变，求 （ⅰ） 左管中封闭气体的压强p； （ⅱ）小车的加速度a。 14. （1）下列说法正确的有__________（填入正确选项前的字母）。 A．1g水中所含的分子数目和地球的总人口数差不多 B．气体对容器壁的压强，是由气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的 C．物体内能增加，温度不一定升高 D．物体温度升高，内能不一定增加 E．能量在转化过程中守恒，所以我们可以将失去的能量转化回我们可以利用的能量，以解决能源需求问题 （2）一端开口的极细玻璃管开口朝下竖直立于水银槽的水银中，初始状态管内外水银面的高度差为l0=62cm，系统温度27℃。因怀疑玻璃管液面上方存在空气，现从初始状态分别进行两次试验如下：①保持系统温度不变，将玻璃管竖直向上提升2cm(开口仍在水银槽液面以下) ，结果液面高度差增加1cm；②将系统温度升到77℃，结果液面高度差减小1cm。已知玻璃管内粗细均匀，空气可看成理想气体，热力学零度可认为为-273℃。求： （i）实际大气压为多少cmHg？ （ii）初始状态玻璃管内的空气柱有多长？ 15. (1)如图所示，有一圆柱形汽缸，上部有一固定开口挡板，汽缸内壁的高度是2L，一个很薄质量为m = 0.4kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞的面积为2cm2，开始时活塞处在离底部L高处，外界大气压为1.0 × 105Pa，温度为27℃，现对气体加热，求： ①活塞恰上升到气缸上部挡板处时气体的温度是多少℃； ②当加热到427℃时，气体的压强（结果保留三位有效数字）。 16. (1) 下列说法中正确的是____________。（填正确答案标号）    A．由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子的直径 B．两分子相互靠近的过程中，分子势能可能增大    C．物体吸收热量时，它的内能不一定增加     D．随着科技的进步，可以把物体的温度降低到-300℃ E．容器中的气体对器壁的压强是由于大量气体分子对容器壁的碰撞而产生的 (2)地面上水平放置一个足够长的容器连同封闭在内的气体质量为M=9.0kg，制成容器的材料导热性能良好，与地面间的动摩擦因数为=0.40。将气体封闭的活塞质量为m=1.0kg，活塞与器壁接触光滑且密封良好，活塞面积为S=20。初始时，整个装置静止，活塞与容器底的距离=8.0cm。现用逐渐增大的水平拉力F向右拉活塞，使活塞始终相对气缸缓慢移动，近似认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，已知大气压=1.0×10Pa，重力加速度g=10。求拉力为30N和50N时，活塞与容器底之间的距离之比。 1