一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积保持不变。开始时内部封闭气体的压强为，经过太阳暴晒，气体温度由初始时的升至。

1. 一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积保持不变。开始时内部封闭气体的压强为 $\text{[math]}$ ，经过太阳暴晒，气体温度由初始时的 $\text{[math]}$ 升至 $\text{[math]}$ 。

(1) 在此过程中，气体分子的平均动能（选填“增大”、“减小”或“不变”），气体分子的数密度（选填“变大”“变小”或“不变”）；

(2) 求温度升至 $\text{[math]}$ 时气体的压强；

(3) 保持 $\text{[math]}$ 不变，从出气口缓慢放出部分气体，使气体压强再变回到 $\text{[math]}$ ，放气过程中集热器内剩余气体是吸热还是放热？求剩余气体的质量与原来总质量的比值。

【考点】

热力学第一定律及其应用; 气体的等温变化及玻意耳定律; 气体的等容变化及查理定律; 气体热现象的微观意义;

【答案】

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解答题普通

1. 一个气泡从深为10m的湖底部沿竖直方向缓慢上浮8m，气泡内的气体对湖水做功0.3J，气体可视为理想气体，湖底与湖面温差不计。取湖水的密度为 $\text{[math]}$ ，重力加速度 $\text{[math]}$ ，大气压强为 $\text{[math]}$ 。求：

(1) 上浮过程中气泡从外界吸收的热量；

(2) 气泡体积变为原来的几倍。

解答题普通

2. 在深度为h的湖泊底部产生一直径为 $\text{[math]}$ 的球形气泡，气泡由水底上升 $\text{[math]}$ 时，直径变为 $\text{[math]}$ ，若该过程中气体膨胀对外做的功为W，气泡内的气体可视为理想气体，忽略气泡上升过程中的温度变化，气泡内气体的压强始终等于气泡外水的压强，大气压强恒为 $\text{[math]}$ ，水的密度恒为 $\text{[math]}$ ，重力加速度 $\text{[math]}$ 。求：

(1) 气泡上升10m的过程中，气泡内的气体与湖水交换的热量Q；（用字母表示）

(2) 湖水的深度h（计算结果保留整数）。

解答题普通

3. 为摆脱水源条件的限制，宋朝时人们就发明了一种能汲取地下水的装置——压水井。在汕头华侨公园的儿童玩水区，安放着如甲图所示的压水井让孩子们体验。压水井结构如图乙所示，取水时先按下手柄同时带动皮碗向上运动，此时上单向阀门关闭。皮碗向上运动到某个位置时，下单向阀门被顶开，水流进入腔体内。设某次下压手柄前，腔体只有空气，空气的体积和压强分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。现研究缓慢下压手柄，直至下单向阀门刚被顶开的过程。已知大气压强为 $\text{[math]}$ ，水的密度为 $\text{[math]}$ ，下单向阀门质量为m，横截面积为S，下单向阀门到水面距离为 $\text{[math]}$ ，重力加速度为g。

（1）简要说明缓慢下压手柄过程，腔内气体是吸热还是放热；

（2）求下单向阀门刚被顶开时，腔体内气体的体积。

解答题普通