Question

1．某同学家新买了一双门电冰箱，冷藏室容积107L，冷冻容积118L，假设室内空气为理想气体．
①若室内空气摩尔体积为22.5×10^-3m³/mol，阿伏加德罗常数为6.0×10²³个/mol，在家中关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？
②若室内温度为27℃，大气压为1×10⁵Pa，关闭冰箱密封门通电工作一段时间后，冷藏室内温度降为6℃，冷冻室温度降为-9℃，此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差为多大？
③冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部，请分析说明这是否违背热力学第二定律．

Answer 1

分析 估算气体的分子个数时，先解出气体的摩尔数，然后用阿佛加德罗常数乘以气体的摩尔数就得到气体的分子个数；根据查理定律可以解出温度下降后的压强，然后做差解出压强差．

解答 解：①分子个数：n=$\frac{{V}_{气}}{{V}_{mol}}$N_A=$\frac{（107+118）×1{0}^{-3}}{22.5×1{0}^{-3}}$×6.0×10²³=6.0×10²⁴个；
②气体状态参量为：T₁=273+27=300K，P₁=1×10⁵Pa，
T₂=273+6=279K，P₂=？，T₃=273-9=264K，P₃=？，
气体体积不变，根据查理定律得：$\frac{{p}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{P}_{2}}{{T}_{2}}$=$\frac{{p}_{3}}{{T}_{3}}$，
代入数据解得：p₂=9.3×10⁴Pa，p₃=8.8×10⁴Pa，
压强差：△P=p₂-p₃=5×10³Pa；
③由于热量从低温的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部的同时，消耗了电能，不违背热力学第二定律．
答：①电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有6.0×10²⁴个空气分子；
②此时冷藏室与冷冻室中空气压强差为5×10³Pa；
③不违背热力学第二定律，因为热量不是自发的由低温的冰箱内部向高温的冰箱外部传递的，且冰箱工作过程中要消耗电能．

点评 题目属于公式的基本应用，要灵活掌握阿佛加德罗常数的应用，查理定律的应用要先判断气体的体积为定值．