Question

如图所示为一定质量的氦气(可视为理想气体)状态变化的V-T图象.已知该氦气所含的氦分子总数为N，氦气的摩尔质量为M，其在状态A时的压强为，阿伏加德罗常数为.

(1)氦气分子的质量；

(2)在C状态时氦气分子间的平均距离d；

(3)在第(2)小题的情境中，试求：

①氦气在B状态时的压强；

②若氦气从状态B到状态C过程外界对氦气做功为W，则该过程中氦气是吸热还是放热?传递的热量为多少?

Answer

(1)(2)(3)①②该过程中氦气是放热过程，传递的热量为W。

【解析】

(1)氦气分子的质量

(2)C状态时气体的体积为V0，一个分子所占空间的平均体积为：

把气体分子所占平均空间看成是立方体模型，有：

V=d3

所以氦气在C状态时氦气分子间的平间距离

；

(3)①气体从A到B是等容变化过程，根据查理定律有：

解得：

②气体从B到C时等温变化过程，对于一定质量的理想气体，温度不变，内能不变△U=0，外界对氦气做功为W＞0，根据热力学第一定律W+Q=△U，有：

Q=-W＜0

则该过程中氦气是放热过程，传递的热量为W。