Question

[物理--选修3-3]
（1）对一定质量的理想气体，下列说法正确的是______．
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈
C．气体对容器的压强是由大量气体分子对容器不断碰撞而产生的
D．当气体膨胀时，气体的内能一定减少
（2）某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击，该手表出厂时给出的参数为：27℃时表内气体压强为1.0×10⁵Pa（常温下的大气压强值），当内、外压强差超过6.0×l0⁴Pa时表盘玻璃将爆裂．当时登山运动员携带的温度计的读数是-21℃．表内气体体积的变化可忽略不计，且可视为理想气体．
（1）通过计算判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂？
（2）当时外界的大气压强为多少？

Answer

（1）气体分子有很大的间隙，气体分子对容器壁的压强等于单位面积上气体分子碰撞力之和，一定量气体变化过程符合热力学第一定律；
（2）①根据查理定律列式计算出到达高山时表内气体压强，然后结合实际情况进行判断；
②由第一问的结果进行判断即可．
【解析】
（1）A、气体分子有很大的间隙，故气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，故A错误；
B、温度是气体分子无规则热运动的标志，与分子的平均热运动动能成正比，故B正确；
C、气体对容器的压力是由大量气体分子对容器不断碰撞而产生的，故气体对容器的压强是由大量气体分子对容器不断碰撞而产生的，故C正确；
D、当气体膨胀时，对外做功，但有可能吸收热量，故根据热力学第一定律△E=W+Q，内能不一定减小，故D错误；
故选BC．
（2）①取表内封闭气体为研究对象，初状态的压强为p1=1.0×105 Pa，温度为T1=（273+27）K=300K
其末状态的压强为p2，温度为T2=（273-21）K=252K
根据查理定律，有
解得：p2=8.4×104 Pa   
如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的，则外界的大气压强为
p=p2+△p=8.4×104 Pa+6.0×104 Pa=1.44×105 Pa   
大于山脚下的大气压强（即常温下的大气压强），这显然是不可能的，所以可判断手表的表盘玻璃是向外爆裂的．  
②当时外界的大气压强为
p′=p2-△p=8.4×104 Pa-6.0×104 Pa=2.4×104 Pa   
答：①手表的表盘玻璃是向外爆裂；
②）当时外界的大气压强为2.4×104 Pa．