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2025秋高考物理一輪復(fù)習(xí)第十四章熱學(xué)第2講固體、液體和氣體課件(63頁(yè)P(yáng)PT)

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2025秋高考物理一輪復(fù)習(xí)第十四章熱學(xué)第2講固體、液體和氣體課件(63頁(yè)P(yáng)PT)

資源簡(jiǎn)介

(共63張PPT)
第十四章 熱學(xué)
第2講 固體、液體和氣體
素養(yǎng)目標(biāo) 1.能從真實(shí)的物理情境中認(rèn)識(shí)固體與液體的結(jié)構(gòu),認(rèn)識(shí)氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn).(物理觀念) 2.從分子動(dòng)理論角度理解理想氣體.(科學(xué)思維) 3.會(huì)應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律與理想氣體狀態(tài)方程分析解決實(shí)際問(wèn)題.(科學(xué)思維) 4.能理解氣體各種圖像和物理意義,會(huì)分析氣體圖像問(wèn)題.(科學(xué)思維)
A. 沒(méi)有固定的熔點(diǎn)
B. 天然具有規(guī)則的幾何形狀
C. 沿不同方向的導(dǎo)熱性能相同
D. 分子在空間上周期性排列
解析:非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn),不具有規(guī)則的幾何形狀,其導(dǎo)熱性能為各向同性,分子在空間上不是周期性排列,A、C正確.
AC
(一)晶體和非晶體 液晶
1. 晶體與非晶體
比較 晶體 非晶體
單晶體 多晶體
外形 規(guī)則 不規(guī)則
熔點(diǎn) 確定 不確定
物理性質(zhì) 各向  異性  各向  同性 
原子排列 有規(guī)則,但多晶體每個(gè)晶粒間的排列無(wú)規(guī)則 無(wú)規(guī)則
規(guī)則
異性 
同性 
異性 
流動(dòng)性 
液體 
晶體 
雜亂無(wú)章
最小 
相切 
垂直 
越小 

小 
越大 
動(dòng)態(tài)平衡 
飽和 
越大 
深化1  晶體的微觀結(jié)構(gòu)
(1)晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn):組成晶體的物質(zhì)微粒有規(guī)則地、周期性地在空間排列.
(2)用晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)解釋晶體的特點(diǎn)
現(xiàn)象 原因
有確定的幾何外形 內(nèi)部微粒有規(guī)則地排列
物理性質(zhì)各向異性 內(nèi)部從任一結(jié)點(diǎn)出發(fā)在不同方向的微粒的分布情況不同
多形性 組成晶體的微粒可以形成不同的空間點(diǎn)陣
深化2  液體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(1)分子間的距離很小:在液體內(nèi)部分子間的距離在10-10 m左右.
(2)液體分子間的相互作用力很大,但比固體分子間的作用力要小.
(3)分子的熱運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)表現(xiàn)為振動(dòng)與移動(dòng)相結(jié)合.
深化3  液體的表面張力
形成
原因 表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大,分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力
表面
特性 表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力,使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜,分子勢(shì)能大于液體內(nèi)部的分子勢(shì)能
方向 和液面相切,垂直于液面上的分界線
效果 表面張力使液體表面具有收縮的趨勢(shì),使液體表面積趨于最小,而在體積相同的條件下,球形的表面積最小
思維模型 掌握單晶體的各向異性,理解晶體的微觀結(jié)構(gòu),解決相關(guān)問(wèn)題.
A. 甲、乙為非晶體,丙是晶體
B. 甲、乙為晶體,丙是非晶體
C. 甲、丙為非晶體,乙是晶體
D. 甲為晶體,乙為非晶體,丙為單晶體
D
解析:晶體具有固定的熔點(diǎn),非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn).丙固體在導(dǎo)熱性能方面表現(xiàn)為
各向異性,甲、乙固體在導(dǎo)熱性能方面表現(xiàn)為各向同性,但不能確定其他性質(zhì)是否也
為各向同性.則甲在導(dǎo)熱性能方面表現(xiàn)為各向同性,且有一定的熔點(diǎn),可能是多晶體
也可能是單晶體;乙在導(dǎo)熱性能方面表現(xiàn)為各向同性,沒(méi)有一定的熔點(diǎn),是非晶體;
丙在導(dǎo)熱性能方面表現(xiàn)為各向異性,有一定的熔點(diǎn),是單晶體.故D正確,A、B、C
錯(cuò)誤.
AC
A. 把一枚針輕放在水面上,它會(huì)浮在水面上,這是由于水表面存在表面張力
B. 在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中,一大滴水銀會(huì)成球狀,是因?yàn)橐后w內(nèi)分子間有相互吸引力
C. 將玻璃管的裂口放在火上燒,它的尖端就變圓,是因?yàn)槿刍牟Aг诒砻鎻埩Φ淖饔孟拢砻嬉湛s到最小
D. 漂浮在熱菜湯表面上的油滴,從上面觀察是圓形的,是因?yàn)橛偷我后w呈各向同性
解析:水的表面張力托起針,A項(xiàng)正確;B、D兩項(xiàng)也是表面張力的原因,故B、D均錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確.
A. 外界對(duì)氣囊內(nèi)氣體做正功
B. 氣囊內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大
C. 氣囊內(nèi)氣體內(nèi)能增大
D. 氣囊內(nèi)氣體從外界吸熱
解析:氣囊上浮過(guò)程,密閉氣體溫度不變,由玻意耳定律可知,體積變大,則壓強(qiáng)變小,氣體對(duì)外做功,A、B錯(cuò)誤;氣體溫度不變,內(nèi)能不變,氣體對(duì)外做功,由熱力學(xué)第一定律知,需要從外界吸熱,C錯(cuò)誤、D正確.
D
壓力 
體積 
密集程度 
深化1  氣體的分子動(dòng)理論
(1)氣體分子間的作用力:氣體分子之間的距離遠(yuǎn)大于分子直徑,氣體分子之間的作用力十分微弱,可以忽略不計(jì),氣體分子間除碰撞外無(wú)相互作用力.
(2)氣體分子的速率分布:表現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律.
(3)氣體分子的運(yùn)動(dòng)方向:氣體分子運(yùn)動(dòng)時(shí)是雜亂無(wú)章的,但向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等.
(4)氣體分子的運(yùn)動(dòng)與溫度的關(guān)系:溫度一定時(shí),某種氣體分子的速率分布是確定的,速率的平均值也是確定的;溫度升高,氣體分子的平均速率增大,但不是每個(gè)分子的速率都增大.
深化2  氣體壓強(qiáng)常見的兩類模型
(1)活塞模型:如圖甲、乙所示是最常見的封閉氣體的兩種方式.
對(duì)“活塞模型”類求壓強(qiáng)的問(wèn)題,其基本的方法就是先對(duì)活塞進(jìn)行受力分析,然后根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程.
(2)連通器模型:如圖丙所示,U形管豎直放置,同一液體中的相同高度處壓強(qiáng)一定相等,所以氣體B和氣體A的壓強(qiáng)關(guān)系可由圖中虛線聯(lián)系起來(lái),則有pB+ρ液gh2=pA,而pA=p0+ρ液gh1,所以氣體B的壓強(qiáng)為pB=p0+ρ液g(h1-h(huán)2).

角度1 連通器模型中氣體壓強(qiáng)的計(jì)算
例3 若已知大氣壓強(qiáng)為p0,如圖所示各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài),圖中液體密度均為ρ,求下列各圖中被封閉氣體的壓強(qiáng).
解析:在題圖甲中,以高為h的液柱為研究對(duì)象,由二力平衡知p氣S+ρghS=p0S 所以p氣=p0-ρgh.
角度2 汽缸—活塞模型中氣體壓強(qiáng)的計(jì)算
例4 如圖甲、乙所示兩個(gè)汽缸的質(zhì)量均為M,內(nèi)部橫截面積均為S,兩個(gè)活塞的質(zhì)量均為m,圖甲中的汽缸靜止在水平面上,圖乙中的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下.兩個(gè)汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的氣體A、B,大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g,求封閉氣體A、B的壓強(qiáng)各多大?
甲 乙
三、氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用
考題3 (2024·廣東卷)差壓閥可控制氣體進(jìn)行單向流動(dòng),廣泛應(yīng)用于減震系統(tǒng).如圖所示,A、B兩個(gè)導(dǎo)熱良好的汽缸通過(guò)差壓閥連接,A內(nèi)輕質(zhì)活塞的上方與大氣連通,B的體積不變,當(dāng)A內(nèi)氣體壓強(qiáng)減去B內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于Δp時(shí)差壓閥打開,A內(nèi)氣體緩慢進(jìn)入B中;當(dāng)該差值小于或等于Δp時(shí)差壓閥關(guān)閉.當(dāng)環(huán)境溫度T1=300 K時(shí),A內(nèi)氣體體積VA1=4.0×10-2 m3;B內(nèi)氣體壓強(qiáng)pB1等于大氣壓強(qiáng)p0.已知活塞的橫截面積S=0.10 m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105 Pa.重力加速度大小取g=10 m/s2.A、B內(nèi)的氣體可視為理想氣體,忽略活塞與汽缸間的摩擦,差壓閥與連接管道內(nèi)的氣體體積不計(jì).當(dāng)環(huán)境溫度降低到T2=270 K時(shí):
(1)求B內(nèi)氣體壓強(qiáng)pB2;
答案:(1)9×104 Pa 
(2)求A內(nèi)氣體體積VA2;
答案:(2)3.6×10-2 m3 
(3)在活塞上緩慢倒入鐵砂,若B內(nèi)氣體壓強(qiáng)回到p0并保持不變,求已倒入鐵砂的質(zhì)量m.
答案:(3)110 kg
解析:(3)B中氣體壓強(qiáng)能夠回到p0,說(shuō)明差壓閥在該過(guò)程中打開,當(dāng)A、B中壓強(qiáng)差為Δp時(shí),差壓閥關(guān)閉,可知當(dāng)B中氣體壓強(qiáng)回到p0時(shí),A中的氣體壓強(qiáng)為p0+Δp=1.11p0 對(duì)活塞,有p0S+mg=1.11p0S 解得m=110 kg.
考題4 (2025·八省聯(lián)考云南卷)如圖所示,一導(dǎo)熱性能良好的圓柱形金屬汽缸豎直放置.用活塞封閉一定量的氣體(可視為理想氣體)、活塞可無(wú)摩擦上下移動(dòng)且汽缸不漏氣.初始時(shí)活塞靜止,其到汽缸底部距離為h.環(huán)境溫度保持不變,將一質(zhì)量為M的物體輕放到活塞上,經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間,活塞再次靜止.已知活塞質(zhì)量為m、橫截面積為S,大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度大小為g,忽略活塞厚度.求:
(1)初始時(shí),缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng);
(2)缸內(nèi)氣體最終的壓強(qiáng)及活塞下降的高度;
(3)該過(guò)程缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量及外界對(duì)其所做的功.
答案:(3)0 Mgh
解析:(3)由于過(guò)程中溫度保持不變,則該過(guò)程缸內(nèi)氣體內(nèi)能的變化量為ΔU=0,外界對(duì)其所做的功W=(M+m)gΔh+p0SΔh=Mgh.
1. 氣體實(shí)驗(yàn)定律
項(xiàng)目 玻意耳定律 查理定律 蓋-呂薩克定律
內(nèi)容 一定質(zhì)量的某種氣體,在溫度不變的情況下,壓強(qiáng)與體積成反比 一定質(zhì)量的某種氣體,在體積不變的情況下,壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比 一定質(zhì)量的某種氣體,在壓強(qiáng)不變的情況下,體積與熱力學(xué)溫度成正比
表達(dá)式 p1V1=  p2V2 
拓展式 —
p2V2 


氣體實(shí)驗(yàn)定律 

深化1  氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋
項(xiàng)目 微觀解釋
玻意耳定律 一定質(zhì)量的氣體,溫度保持不變時(shí),分子的平均動(dòng)能一定.在這種情況下,體積減小時(shí),分子的密集程度增大,氣體的壓強(qiáng)就增大
查理定律 一定質(zhì)量的氣體,體積保持不變時(shí),分子的密集程度保持不變.在這種情況下,溫度升高時(shí),分子的平均動(dòng)能增大,氣體的壓強(qiáng)就增大
蓋-呂薩克定律 一定質(zhì)量的氣體,溫度升高時(shí),分子的平均動(dòng)能增大.只有氣體的體積同時(shí)增大,使分子的密集程度減小,才能保持壓強(qiáng)不變
角度1 應(yīng)用狀態(tài)方程分析氣體圖像問(wèn)題
C
A. TA=TB,TB<TC
B. TA<TB,TB=TC
C. 狀態(tài)A到狀態(tài)B的過(guò)程中氣體分子的平均動(dòng)能增大
D. 狀態(tài)B到狀態(tài)C的過(guò)程中氣體的內(nèi)能增大
角度2 氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用
B
A. 0.6p0 B. 0.7p0
C. 0.8p0 D. 0.9p0
限時(shí)跟蹤檢測(cè)
A級(jí)·基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練
題組一 固體和液體
A. 可以利用有無(wú)固定熔點(diǎn)來(lái)判斷物質(zhì)是晶體還是非晶體
B. 晶體在熔化時(shí)要吸熱,說(shuō)明晶體在熔化過(guò)程中分子動(dòng)能增加
C. 單晶體和多晶體都表現(xiàn)為各向異性,非晶體則表現(xiàn)為各向同性
D. 液晶像液體一樣具有流動(dòng)性,而其光學(xué)性質(zhì)和單晶體相似,具有各向異性
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解析:晶體和非晶體的區(qū)別就是有無(wú)固定熔點(diǎn),因此可以利用有無(wú)固定熔點(diǎn)來(lái)判斷物質(zhì)是晶體還是非晶體,故A正確;晶體在熔化時(shí)要吸熱,分子勢(shì)能增加,而晶體在熔化過(guò)程中溫度不變,分子動(dòng)能不變,故B錯(cuò)誤;多晶體表現(xiàn)為各向同性,故C錯(cuò)誤;液晶像液體一樣具有流動(dòng)性,而其光學(xué)性質(zhì)和單晶體相似,具有各向異性,故D正確.
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A. 荷葉上的水珠呈球形是因?yàn)樗槭艿街亓?br/>B. 在水珠表面層,水分子間的作用力表現(xiàn)為引力
C. 在水珠表面層,水分子間的作用力表現(xiàn)為斥力
D. 在水珠表面層,水分子間的作用力為零
B
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A. 體積增大時(shí),氫氣分子的密集程度保持不變
B. 壓強(qiáng)增大是因?yàn)闅錃夥肿又g斥力增大
C. 因?yàn)闅錃夥肿雍苄。詺錃庠谌魏吻闆r下均可看成理想氣體
D. 溫度變化時(shí),氫氣分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會(huì)變化
D
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解析:密閉容器中的氫氣分子個(gè)數(shù)不變,當(dāng)體積增大時(shí),單位體積的分子個(gè)數(shù)減少,分子的密集程度變小,A錯(cuò)誤;氣體壓強(qiáng)是大量氣體分子對(duì)容器壁持續(xù)地?zé)o規(guī)則撞擊產(chǎn)生的,壓強(qiáng)增大并不是因?yàn)榉肿娱g斥力增大,B錯(cuò)誤;普通氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下才能看成理想氣體,C錯(cuò)誤;溫度是氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,大量氣體分子的速率呈現(xiàn)“中間多,兩邊少”的規(guī)律,溫度變化時(shí),大量分子的平均速率會(huì)變化,即分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會(huì)變化,D正確.
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A. 8.3×104 Pa B. 8.3×105 Pa
C. 4.3×104 Pa D. 1.23×105 Pa
C
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A. 氣體分子的數(shù)密度增大
B. 氣體分子的平均動(dòng)能增大
C. 單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位面積器壁的作用力減小
D. 單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小
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題組三 氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用
A. 若在吸管上標(biāo)注等差溫度值,則刻度左密右疏
B. 該裝置所測(cè)溫度不高于31.5 ℃
C. 該裝置所測(cè)溫度不低于23.5 ℃
D. 其他條件不變,緩慢把吸管拉出來(lái)一點(diǎn),則油柱離罐口距離增大
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7. (2025·遼寧葫蘆島檢測(cè))如圖甲所示,一水平固定放置的汽缸由兩個(gè)粗細(xì)不同的圓柱形筒組成,汽缸中活塞Ⅰ與活塞Ⅱ之間封閉有一定量的理想氣體,兩活塞用長(zhǎng)度為2L、不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線連接,活塞Ⅱ恰好位于汽缸的粗細(xì)缸連接處,此時(shí)細(xì)線拉直且無(wú)張力.現(xiàn)把汽缸豎直放置,如圖乙所示,活塞Ⅰ在上方,穩(wěn)定后活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸的粗細(xì)缸連接處的距離均為L(zhǎng). 已知活塞Ⅰ與活塞Ⅱ的質(zhì)量分別為2m、m,面積分別為2S、S,重力加速度大小為g,大氣壓強(qiáng)和環(huán)境溫度保持不變,忽略活塞與汽缸壁的摩擦,汽缸不漏氣,汽缸與活塞導(dǎo)熱性良好,不計(jì)細(xì)線的體積.求:大氣壓強(qiáng)和圖乙狀態(tài)時(shí)細(xì)線上的拉力.
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B級(jí)·能力提升練
A. 封閉氣體的壓強(qiáng)為86 cmHg
B. 若將該U形玻璃管以O(shè)O'為軸由豎直位置緩慢旋轉(zhuǎn)至水平位置(此過(guò)程中水銀未溢出),則最終空氣柱的長(zhǎng)度約為17.4 cm
C. 若使封閉氣體溫度降低,則h不變,d減小
D. 若將U形玻璃管豎直置于非密閉的恒溫箱中,當(dāng)恒溫箱溫度為432 ℃時(shí)(此過(guò)程水銀未蒸發(fā))U形管兩側(cè)水銀面相平
B
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10. (2025·廣東深圳高三模擬)某山地自行車氣壓避震器主要部件為活塞桿和圓柱形汽缸(出廠時(shí)已充入一定量氣體).汽缸內(nèi)氣柱長(zhǎng)度變化范圍為40~100 mm,汽缸導(dǎo)熱性良好,不計(jì)活塞桿與汽缸間摩擦.
(1)將其豎直放置于足夠大的加熱箱中(加熱箱中氣壓恒定),當(dāng)溫度T1=300 K時(shí)空氣柱長(zhǎng)度為60 mm,當(dāng)溫度緩慢升至T2=360 K時(shí)空氣柱長(zhǎng)度為72 mm,通過(guò)計(jì)算判斷該避震器的氣密性是否良好;
答案:(1)見解析 
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(2)在室外將避震器安裝在山地自行車上,此時(shí)空氣柱長(zhǎng)度為100 mm,汽缸內(nèi)的壓強(qiáng)為5p0,騎行過(guò)程中由于顛簸導(dǎo)致氣柱長(zhǎng)度在最大范圍內(nèi)變化(假定過(guò)程中氣體溫度恒定),求汽缸內(nèi)的最大壓強(qiáng).(結(jié)果用p0表示)
答案:(2)12.5p0
解析:(2)在騎行過(guò)程中,汽缸內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化,根據(jù)玻意耳定律有p3l3S=p4l4S 代入p3=5p0,l3=100 mm,l4=40 mm,解得p4=12.5p0
即騎行過(guò)程中汽缸內(nèi)的壓強(qiáng)最大值為12.5p0.
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11. 為保障師生在校的健康安全,某校校醫(yī)室制定方案,對(duì)課室、圖書館、飯?zhí)玫葓?chǎng)所進(jìn)行物表與空氣消毒.該方案利用如圖所示的便攜式消毒器,桶內(nèi)消毒液上方用塞子密封了一定質(zhì)量的理想氣體,初始體積為1 L. 使用時(shí)利用打氣筒進(jìn)行打氣,封閉氣體壓強(qiáng)達(dá)到1.5p0時(shí),即可把消毒液以霧化的方式噴出.已知封閉氣體初態(tài)壓強(qiáng)與外界大氣壓相等,均為p0.打氣筒每次可以向桶內(nèi)打入0.1 L氣體.忽略桶內(nèi)消毒液所產(chǎn)生的壓強(qiáng),整個(gè)過(guò)程可視為等溫變化.
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(1)至少用打氣筒向消毒器內(nèi)打多少次氣才能使消毒液達(dá)到霧化要求?
答案:(1)5次 
解析:(1)設(shè)打氣次數(shù)為n,初始時(shí)消毒器內(nèi)氣體體積為V=1 L
則以消毒器內(nèi)氣體和打入的氣體整體為研究對(duì)象,初狀態(tài)壓強(qiáng)p1=p0
初狀態(tài)體積V1=V+0.1 L·n
末狀態(tài)壓強(qiáng)p2=1.5p0
末狀態(tài)體積V2=V
根據(jù)玻意耳定律得p0×(V+0.1 L·n)=1.5p0V
解得n=5次.
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(2)消毒人員計(jì)算過(guò)用打氣筒向消毒器內(nèi)剛好打了140次氣后,恰好能把桶內(nèi)消毒液全部噴完,試求原來(lái)桶內(nèi)有多少消毒液?
答案:(2)9 L
解析:(2)設(shè)容器內(nèi)原有消毒液體積為V3,已知打氣140次能把消毒液全部噴完,桶內(nèi)需保持霧化氣壓,則根據(jù)玻意耳定律得p0(V+140×0.1 L)=1.5p0(V+V3)
代入數(shù)據(jù)解得V3=9 L,即原有9 L消毒液.
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