竟赛

竞赛练习题十四（物态变化与热膨胀）

1、在一密封容器里有温度T01000C的饱和水蒸气和少量的水，水汽质量M0.1kg，水的质量

m0.001kg，继续对容器加热，问水刚好蒸发完时，容器里的温度是多少？所需热量是多少？已知每升

高10C饱和气压增加3.7103Pa，水的汽化热L2.25C1.3810J/(kgK)。

361J0k，g/水汽的定容比热

V

2、在一个横截面积为S的密闭容器中，有一质量为M的活塞把容器隔成1、2两室，1室有饱和水汽，2室有质量为m的氮气，活塞可以在容器中无摩擦地滑动。原来容器被水平地放置在桌面上，活塞处于平衡，两室的气体温度均为T0373K、压强同为P0，今将整个容器缓慢地转到直立位置，两室温度仍为T0，并有少量水蒸气液化成水。已知水的汽化热为L，水汽和氮气的摩尔质量分别为1和2，求整个过程中1室内系统与外界交换的热量。

3、在两个用不导热细管连接的相同容器里，有压强P01atm、相对湿度B50％、温度1000C的湿空气。现将一个容器浸没在00C的水中，问系统的压强变为多少？每一个容器中空气的相对湿度变为多少？已知

0C时水的饱和蒸汽压为4.6mmHg。

0

4、如图表示10℃30℃范围内水的饱和蒸汽压曲线。现将温度27℃、压强760mmHg、相对湿度80％的空气封闭在容器中，将它逐渐冷却，试问：

（1）冷却到12℃时，容器内空气压强是多少？

（2）温度降到多少时开始有水凝结？这时纯空气和水蒸气的压强各为多少？

5、在容积V=2L的容器里，盛有质量mH2g的氢气和少量的水，开始时容器里压强P1=17105Pa，加热

2后增加到P2=26105Pa，有少部分水蒸发。水蒸气的摩尔质量18103kg/mol。求水的初温、末温及已蒸发水的质量。 提示：利用下面饱和水汽压和温度的关系

t(℃) 100 1 120 2 133 3 152 5 170 8 180 10 Ps(10Pa) 5

6、正确使用压力锅的方法是：将己盖好密封锅盖的压力锅(如图复18-2-1)加热，当锅内水沸腾时再加盖压力阀S，此时可以认为锅内只有水的饱和蒸气，空气己全部排除．然后继续加热，直到压力阀被锅内的水蒸气顶起时，锅内即已达到预期温度(即设计时希望达到的温度)，现有一压力锅，在海平面处加热能达到的预期温度为120℃．某人在海拔5000m的高山上使用此压力锅，锅内有足量的水． 1．若不加盖压力阀，锅内水的温度最高可达多少？

2．若按正确方法使用压力锅，锅内水的温度最高可达多少？

3．若未按正确方法使用压力锅，即盖好密封锅盖一段时间后，在点火前就加上压力阀。此时水温为27℃，那么加热到压力阀刚被顶起时，锅内水的温度是多少？若继续加热，锅内水的温度最高可达多少？假设空气不溶于水．

已知：水的饱和蒸气压pw(t)与温度t的关系图线如图复18-2-2所示．

大气压强p(z)与高度z的关系的简化图线如图复18-2-3所示．

t27℃时t27pw(27)3.610Pa；t27z0处p(0)1.01310Pa

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7、把质量m1100g的氮气和未知质量的氧气混合。在T77.4K的条件下，让单位体积的混合气体等温压缩，混合气体压气和体积的关系如图。 （1）确定氧气的质量；

（2）计算T77.4K时饱和氧气的压强

说明：T77.4K是标注大气压下液态氮的沸点，液态氧的沸点更高。

8、质量为2kg、温度为13℃、体积为0.19m3的氟利昂（其相对分子质量为121），在保持温度不变的条件下被压缩，体积变为0.10m3，试问在此过程中有多少千克的氟利昂被液化？(已知在13℃时，液态氟利昂的密度f1.44103kg/m3，其饱和汽压，氟利昂的饱和汽可视为理想气体）

9、物理小组的同学在寒冷的冬天做了一个这样的实验：他们把一个实心的大铝球加热到某温度t，然后把它放在结冰的湖面上（冰层足够厚），铝球便逐渐陷入冰内．当铝球不再下陷时，测出球的最低点陷入冰中的深度h．将铝球加热到不同的温度，重复上述实验8次，最终得到如下数据：

实验顺序数 热铝球的温度 t /℃ 陷入深度 h /cm

已知铝的密度约为水的密度的3倍，设实验时的环境温度及湖面冰的温度均为 0℃．已知此情况下，冰的熔解热3.34105J/kg．

1．试采用以上某些数据估算铝的比热c．

2．对未被你采用的实验数据，试说明不采用的原因，并作出解释．

1 55 9.0 2 70 12.9 3 85 14.8 4 92 16.0 5 104 17.0 6 110 18.0 7 120 17.0 8 140 16.8

10、两个同样的圆柱形绝热量热器，第一个量热器装有预先注入的水冷却而结成的高h25cm的冰，第二个装有t110℃的水，水面高度为h25cm。现将第二个量热器中的水倒入第一个量热器内，并立即标记出水面位置。在达到热平衡后，它们的高度增加了h0.5cm，求第一个量热器内冰的初温是多少？已知冰的密度冰900kg/m3、冰的熔化热340kJ/kg、冰的比热C冰2.1kJ/(kgK)、水的比热

C水4.2kJ/(kgK)

11、已知冰、水和水蒸气在一个密闭容器内（容器里没有其他物质），三态如能平衡共存，则系统的温度、压强必定分别是t10.01℃和P14.58mmHg。现有冰、水和水蒸气各1g处于上述平衡状态。若保持总体积不变而对此系统缓缓加热，输入的热量Q0.255kJ，试估算系统再次达到平衡时冰、水和水蒸气的质量。已知在此条件下冰的升华热L升2.83kJ/g，水的汽化热L汽2.49kJ/g