题目
[单选] 在温度不变的情况下,空气的密度与压力的关系()A. 与压力成正比B. 与压力成反比C. 与压力无关
[单选] 在温度不变的情况下,空气的密度与压力的关系()
A. 与压力成正比
B. 与压力成反比
C. 与压力无关
题目解答
答案
A. 与压力成正比
解析
本题考查气体物理性质中的密度与压力关系,核心在于理解理想气体状态方程的应用。关键点在于:
- 温度不变时,气体的压强与体积的关系遵循波义耳定律(PV=常数)。
- 密度是单位体积的质量,需结合气体状态方程推导密度与压力的关系。
理论基础
理想气体状态方程为:
$PV = nRT$
其中,$P$为压强,$V$为体积,$n$为气体物质的量,$R$为气体常数,$T$为温度。
密度$\rho$的定义为:
$\rho = \frac{m}{V} = \frac{nM}{V}$
其中$m$为气体质量,$M$为摩尔质量。
推导关系
- 从理想气体方程变形:
由$PV = nRT$得:
$\frac{n}{V} = \frac{P}{RT}$ - 代入密度公式:
$\rho = \frac{nM}{V} = M \cdot \frac{n}{V} = M \cdot \frac{P}{RT}$ - 分析比例关系:
当温度$T$不变时,$M$、$R$、$T$均为常数,因此:
$\rho \propto P$
即密度与压强成正比。