Question

选修3-31 在某地煤矿坑道抢险中，急需将某氧气瓶中的氧气分装到每个小氧气袋中，已知该氧气瓶容积为25升，内部压强为4.0×l0⁵Pa，分装好的氧气袋中压强为1.0×l0⁵Pa分装过程中气体温度保持不变，氧气可视为理想气体，假设能将瓶中氧气全部分装刭各氧气袋中而不剩余，并且各氧气袋的压强刚好达到要求．
①分装氧气过程中，已知外界对氧气做功2.0×l0⁴J，分析该过程氧气吸放热情况及多少．
②求分装后氧气的总体积．
③请在答题纸上作出该过程的图．

Answer 1

【答案】分析：（1）理想气体的分子势能不计，而温度是分子平均动能的标志；已知外界对氧气做的功，则由热力学第一定律可求得氧气吸放热的情况；
（2）由玻意耳定律可求得分装后氧气的总体积；
（3）等温变化的P-曲线是过原点的直线，在图中作出以上两点，连线即可得出图象．
解答：解：（1）因分装氧气过程中温度不变，则内能不变，即△U=0，外界对气体做功W=2.0×10⁴J；
由热力学第一定律可得：
△U=W+Q
解得Q=-W=-2.0×10⁴J，负号表示氧气放出热量；
即气体放出2.0×10⁴J的热量；
（2）分装前P₁=4.0×l0⁵Pa；V=25L
分装后P₂=1.0×l0⁵Pa；
则由玻意耳定律得：P₁V₁=P₂V₂
解得V₂=100L；
分装后的总体积为100L；
（3）以P为纵坐标，为横坐标作出直角坐标系，因温度不变，P=，

点评：本题为选修3-3中的热学内容，因为是选修题所以一般难度不大，但考查内容较多，应将热学中的各知识点熟练掌握．