Question

（1）如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线变化到状态B，则它的状态变化过程是______
A．气体的温度不变
B．气体的内能增加
C．气体分子的平均速率减少
D．气体分子在单位时间内与器壁在单位面积上碰撞的次数不变
（2）使一定质量的理想气体按图甲中箭头所示的顺序变化，图中BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线．试求：

（a）已知气体在状态A的温度TA=300K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少？
（b）将上述状态变化过程在图乙中画成用体积V和温度T表示的图线（图中要表明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向）．说明每段图线各表示什么过程．

Answer 1

【答案】分析：（1）由图看出，一定质量的理想气体等容膨胀，根据查理定律分析温度的变化．而一定质量的理想气体内能只与温度有关．温度越高，气体分子的平均动能越大，气体分子在单位时间内与器壁在单位面积上碰撞的次数越多．
（2）（a）A到B、B到C、C到D过程分别是等压、等温和等压变化，根据吕萨克定律、玻意耳定律求气体在状态B、C和D的温度．（b）建立坐标系，作出图象．
解答：解：
（1）A、气体发生等容膨胀，根据查理定律得知，气体的温度升高．故A错误．
B、一定质量的理想气体温度升高，内能增加．故B正确．
C、温度升高，气体分子的平均动能增大，平均速率也增大．故C错误．
D、温度升高，气体分子的平均速率增大，气体分子在单位时间内与器壁在单位面积上碰撞的次数增多．故D错误．
故选B
（2）（a）A到B过程，气体发生等压变化，由吕萨克定律得
  
由图读出，V_B=2V_A，，得到T_B=2T_A=600K
B到C过程，气体发生等温变化，T_B=T_C=600K．
C到D过程，气体发生等压变化，由吕萨克定律得
  
由图读出V_C=2V_D，得到T_D=300K
（b）采用描点法，作出V-T表示的图线如图．如图，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD等压压缩过程．
故答案为：
（1）B
（2）（a）T_B=T_C=600K，T_D=300K
（b）如图，AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD等压压缩过程．
点评：本题用到两个气体实验定律：吕萨克定律和玻意耳定律，也可以就用理想气体状态研究．