?搖一汽缸的初始體積為V,其中盛有2mol的空氣和少量的水(水的體積可以忽略).平衡時(shí)氣體的總壓強(qiáng)是3.0atm,經(jīng)做等溫膨脹后使其體積加倍,在膨脹結(jié)束時(shí),其中的水剛好全部消失,此時(shí)的總壓強(qiáng)為2.0atm.若讓其繼續(xù)做等溫膨脹,使體積再加倍.試計(jì)算此時(shí):
1.汽缸中氣體的溫度;
2.汽缸中水蒸氣的摩爾數(shù);
3.汽缸中氣體的總壓強(qiáng).

見解析
【試題分析】
1.只要有液態(tài)水存在,平衡時(shí)汽缸中氣體的總壓強(qiáng)就等于空氣壓強(qiáng)與飽和水蒸氣壓強(qiáng)之和:
               p總0=p空0+p=3.0atm(1)
第一次膨脹后      V=2V
               p總1=p空1+p=2.0atm(2)
由于第一次膨脹是等溫過程,所以
               p空0=2p空1(3)
解(1)、(2)、(3)三式,得
               p=1.0atm(4)
               p空0=2.0atm(5)
               p空1=1.0atm(6)
由于p=1.0atm,可知汽缸中氣體的溫度
               T0=373K(7)
根據(jù)題意,經(jīng)兩次膨脹,氣體溫度未改變.
2.設(shè)水蒸氣為γmol.經(jīng)第一次膨脹,水全部變成水蒸氣,水蒸氣的壓強(qiáng)仍為p,這時(shí)對(duì)于水蒸氣和空氣由克拉珀龍方程分別有
               pVRT(8)
               p空1VRT=2RT(9)
由此二式及(5)、(6)式可得
                γ=2mol(10)
3.在第二次膨脹過程中,混合氣體可按理想氣體處理,有
                p總2V=p總1V(11)
由題意知,V=4V,V=2V,再將(2)式代入,得p總2=1.0atm.
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