题目
一定体积的容器中,空气压力A. 与空气密度和空气温度乘积成反比B. 与空气密度和空气温度乘积成正比C. 与空气密度和空气绝对温度乘积成正比
一定体积的容器中,空气压力
A. 与空气密度和空气温度乘积成反比
B. 与空气密度和空气温度乘积成正比
C. 与空气密度和空气绝对温度乘积成正比
题目解答
答案
C. 与空气密度和空气绝对温度乘积成正比
解析
本题考查理想气体状态方程的应用,核心在于理解压力、密度、绝对温度之间的关系。关键点在于:
- 理想气体定律:$PV = nRT$,其中$T$必须为绝对温度(如开尔文)。
- 密度与物质的量的关系:密度$\rho = \frac{m}{V}$,而$m = nM$($M$为摩尔质量),因此$\frac{n}{V} = \frac{\rho}{M}$。
- 推导公式:将理想气体定律转换为$P \propto \rho T$(假设$M$为常数),明确压力与密度和绝对温度的乘积成正比。
推导过程
-
理想气体定律:
$PV = nRT$
其中$P$为压力,$V$为体积,$n$为物质的量,$R$为气体常数,$T$为绝对温度。 -
引入密度:
密度$\rho = \frac{m}{V}$,而$m = nM$($M$为摩尔质量),因此:
$\frac{n}{V} = \frac{\rho}{M}$ -
代入理想气体定律:
将$\frac{n}{V} = \frac{\rho}{M}$代入$PV = nRT$,得:
$P = \frac{\rho}{M} \cdot RT$
即:
$P \propto \rho T$
(假设$M$和$R$为常数) -
结论:
压力$P$与密度$\rho$和绝对温度$T$的乘积成正比,对应选项C。
选项辨析
- 选项C正确:明确使用绝对温度,且关系为正比。
- 选项B错误:若温度未使用绝对温标(如摄氏温度),比例关系不成立。
- 选项A错误:方向相反(反比关系)。