Question

（2009?盐城模拟）选做题（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑．如都作答则按A、B两小题评分．）
（1）用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽缸向外散热210J，汽缸里空气的内能

增加

（填“增加“或“减少“）了

690

J．
（2）如图所示，是某同学利用DIS实验系统研究一定质量的理想气体的状态变化，得到的P-T图象．气体状态由A变化至B的过程中，气体的体积将

变小

（填“变大“或“变小“），这是

放热

 （填“吸热“或“放热“）过程．
（3）我国陆地面9.6×10¹²m²，若地面大气压P₀=1.0×10⁵Pa，地面附近重力加速度 g=10m/s²，空气平均摩尔质量为M₀=3.0×10^-2kgmol^-1，阿伏伽德罗常数N₄=6.0×10²³mol^-1，我国陆地上空空气的总质量 M=

9.6×10¹⁶kg

；我国陆地上空空气的分子总数N=

1.9×10⁴²个

．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析：（1、2）由题，活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，功为正值．空气的内能增加，内能的变化量为正值．写出功W和内能的变化量△U，根据热力学第一定律求出热量．
（3）大气压强等于大气重力除以表面积，列式求解即可，摩尔数等于质量除以摩尔质量，分子数等于摩尔数乘以阿伏加德罗常数；

解答：解：（1）由题，已知W=900J，Q=-210J，根据热力学第一定律△U=W+Q得
△U=W+Q=900J-210J=690J
所以，气体的内能增加，增加了690J．
（2）A到B等温变化，压强增大，根据P₁V₁=P₂V₂可知，气体的体积减小；
根据热力学第一定律可知，温度不变，内能不变，
体积减小外界对气体做正功，因此气体将放出热量．
故答案为：变小、放热．
（3）大气压可看做是由空气的重力产生的，则p₀=

M总g

S

；
代入数据解得M_总=

P0S

g

=

105×960×104×106

10

=9.6×10¹⁶kg；
空气的物质量为：n=

M总

M0

；
故分子总数n_总=

M总

M0

N_A=

9.6×1016

0.03

×6×1023=1.9×10⁴²个；
答：（1）我国陆地上空空气的总质量为9.6×10¹⁶kg；
（2）我国陆地上空空气的分子总数为1.9×10⁴²个；
（3）地面附近温度为270K的1m³空气，在温度为300K时的体积为1.1m³．
故答案为：
（1）增加   690J
（2）变小   放热
（3）9.6×10¹⁶kg    1.9×10⁴²个．

点评：本题要搞清热力学第一定律中三个正负的意义，正确写出功和内能变化量是基础．
对于第三问，要明确大气压强等于大气的重力除以表面积，求解大气质量后根据总质量除以摩尔质量等于摩尔数列式求解．