Question

【題目】2017年全國物理科學(xué)晚會上，一位老師用“吹氣千斤頂”把四位高中生頂起來。他用一根帶閥門的塑料管連在封閉的正方形塑料薄膜袋上，塑料薄膜袋平攤在教室地面上，如圖所示.在塑料薄膜袋的上方平放一塊與薄膜袋上表面面積相等的輕質(zhì)塑料板，讓四位學(xué)生同時站到與輕質(zhì)塑料板中心對稱的位置上，該老師通過塑料連接管向袋內(nèi)吹氣，直到把四位同學(xué)抬到一定高度，薄膜袋一直沒有破裂。假設(shè)袋內(nèi)氣體可視為理想氣體，溫度保持不變。

(1)下列說法正確的是___________

A.薄膜袋內(nèi)氣體分子平均動能不變

B.薄膜袋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是由于氣體重力而產(chǎn)生的

C.薄膜袋內(nèi)氣體的體積是所有氣體分子的體積之和

D.由于四位學(xué)生壓迫薄膜袋，袋內(nèi)氣體分子間表現(xiàn)為斥力

(2)表演過程中，該老師對球內(nèi)氣體共做了200J的功，此過程中薄膜袋___________(填“吸收”或“放出”)熱量，若某時刻薄膜袋突然爆破，則薄膜袋內(nèi)的氣體內(nèi)能___________(填“增加”或“減少”)。

(3)已知薄膜袋氣體的體積為V，密度為p，平均摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，試求薄膜袋內(nèi)氣體的分子個數(shù)_____及分子間的平均距離_____。

Answer 1

【答案】（1）A （2）放出 減小 （3）

【解析】

（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)，最后求出分子數(shù)，然后求出分子的平均距離。

（1）A、溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度不變，則分子的平均動能不變，A錯誤；

B、薄膜袋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是由于氣體不斷頻繁撞擊膜內(nèi)表面產(chǎn)生的，B錯誤；

C、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，C錯誤；

D、四位同學(xué)壓迫薄膜袋，氣體分子間距離仍然較大，氣體分子間的作用力幾乎為零，D錯誤。

故本小題選A；

（2）表演過程中，膜內(nèi)氣體溫度不變，則氣體的內(nèi)能不變，，該老師對膜內(nèi)氣體做了200J的功，，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，則，所有氣體要向外界放熱；若某時刻薄膜袋突然爆破，氣體對外做功，瞬間無熱傳遞，則該氣球內(nèi)的氣體內(nèi)能減少；

（3）由題意可知，氣體的摩爾數(shù)為，所有氣體內(nèi)氣體分子的總個數(shù)為：，氣體分子之間的距離。