Question

（选修模块3-3）
一同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气（可视为理想气体），然后将这4只气球放置在水平木板上，在气球的上方平放置一轻质塑料板，如图所示．这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，气球都没有破裂，球内气体温度可视为不变．
（1）则下列说法正确的是______
A．气球内气体的压强是由于气体重力而产生的
B．由于该同学压迫气球，球内气体分子间表现为斥力
C．气球内气体分子热运动的平均动能不变
D．气球内气体的体积是所有气体分子的体积之和
（2）表演过程中，对球内气体共做了4J的功，此过程中气球______（填“吸收”或“放出”）的热量是______J．若某气球突然爆炸，则该气球内的气体内能______（填“增加”或“减少”），温度______（填“升高”或“降低”）．
（3）一只气球内气体的体积为2L，密度为3kg/m³，平均摩尔质量为15g/mol．阿伏加德罗常数NA=6.02×10²³mol^-1，试估算这个气球爆炸后在100m²、高3m的表演会堂内每m³分散的该气体的分子个数为多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）知道分子间表现的实际作用力为引力，知道被封闭气体压强产生的原理．温度是分子平均动能变化的标志．
（2）根据热力学第一定律的表达式△U=Q+W进行有关判断；
（3）求出气体的质量，已知平均摩尔质量再求出摩尔数，可以求解出总的分子数；再求解表演会堂内每m³分散的该气体的分子个数．
解答：解：（1）A、密闭容器内的气体压强是大量气体分子频繁撞击器壁产生，故A错误．
B、该同学压迫气球，气体分子间距离仍然较大，气体分子间的作用力几乎为零．故B错误．
C、球内气体温度可视为不变．所以气球内气体分子平均动能不变，故C正确．
D、气体分子间空隙很大，所以气球内气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，故D错误．
故选C．
（2）表演过程中，球内气体温度可视为不变，说明球内气体内能不变，即△U=0，
对球内气体共做了4J的功，即W=4J，所以此过程中Q=-4J，即气球放出的热量是4J，若某气球突然爆炸，气体对外做功，瞬间无热传递，则该气球内的气体内能减少，温度降低．
（3）一只气球内气体的体积为2L，密度为3kg/m³，
气体质量M=ρV=0.006Kg，
平均摩尔质量为15g/mol，所以气体的摩尔数n==0.4mol，
阿伏加德罗常数N_A=6.02×10²³mol^-1，所以这个气球内气体的分子个数N=0.4×6.02×10²³=2.41×10²³ ．
气体爆炸后，扩赛到100m²、高3m的表演会堂，故每m³分散的该气体的分子个数为：
N=个
故答案为：（1）C；（2）放出，4J，减少，降低；（3）8×10²⁰．
点评：热学中很多知识点需要记忆，注意平时的积累，对于热力学第一定律△U=W+Q，要明确公式中各个物理量的含义．