正确率40.0%一定质量理想气体的压强$${{p}}$$随摄氏温度$${{t}}$$的变化规律如图所示,则气体从状态$${{A}}$$变化到$${{B}}$$的过程中$${{(}{)}}$$
$$None$$
C
A.分子平均动能减小
B.气体体积保持不变
C.外界对气体做功
D.气体对器壁单位面积的平均作用力不变
首先,题目给出一定质量理想气体的压强 $$p$$ 随摄氏温度 $$t$$ 的变化图像,并分析从状态 $$A$$ 到状态 $$B$$ 的过程。我们需要逐项分析选项的正确性。
步骤1:明确理想气体状态方程
理想气体状态方程为 $$PV = nRT$$,其中 $$P$$ 为压强,$$V$$ 为体积,$$n$$ 为物质的量,$$R$$ 为气体常数,$$T$$ 为热力学温度。题目中给出的是摄氏温度 $$t$$ 和压强 $$p$$ 的关系,需注意摄氏温度 $$t$$ 与热力学温度 $$T$$ 的关系为 $$T = t + 273.15$$。
步骤2:分析图像斜率
题目未提供具体图像,但通常此类问题中,$$p$$-$$t$$ 图像为一条直线。假设图像斜率为正,即 $$p$$ 随 $$t$$ 的升高而增大。根据理想气体状态方程,若体积 $$V$$ 不变,则 $$p$$ 与 $$T$$ 成正比,即 $$p = \frac{nR}{V} T$$。由于 $$T = t + 273.15$$,$$p$$-$$t$$ 关系应为线性,斜率为 $$\frac{nR}{V}$$。
若图像为直线且斜率恒定,说明 $$\frac{nR}{V}$$ 为常数,即体积 $$V$$ 不变。因此,选项 B(气体体积保持不变)可能是正确的。
步骤3:分析分子平均动能
分子平均动能由热力学温度 $$T$$ 决定,公式为 $$\bar{E_k} = \frac{3}{2} k_B T$$。从状态 $$A$$ 到状态 $$B$$,$$t$$ 升高,$$T$$ 也升高,因此分子平均动能增大。选项 A(分子平均动能减小)错误。
步骤4:分析外界对气体做功
若体积 $$V$$ 不变(如步骤2推导),则气体不做功,外界也对气体不做功。选项 C(外界对气体做功)错误。
步骤5:分析气体对器壁的作用力
压强 $$p$$ 是气体对器壁单位面积的作用力。从状态 $$A$$ 到状态 $$B$$,$$p$$ 随 $$t$$ 变化,因此压强 $$p$$ 变化,气体对器壁单位面积的平均作用力也变化。选项 D(气体对器壁单位面积的平均作用力不变)错误。
结论
只有选项 B(气体体积保持不变)符合推导结果,其他选项均不正确。