15.頁(yè)巖氣是從頁(yè)巖層中開(kāi)采出來(lái)的天然氣,主要成分為甲烷,被公認(rèn)是潔凈的能源.
(1)一定質(zhì)量的頁(yè)巖氣(可看作理想氣體)狀態(tài)發(fā)生了一次循環(huán)變化,其壓強(qiáng) p隨熱力學(xué)溫度T變化的關(guān)系如圖所示,O、a、b在同一直線上,bc與橫軸平行.則C
A.a(chǎn)到b過(guò)程,氣體的體積減小
B.a(chǎn)到b過(guò)程,氣體的體積增大
C.b到c過(guò)程,氣體從外界吸收熱量
D.b到c過(guò)程,氣體向外界放出熱量
(2)將頁(yè)巖氣經(jīng)壓縮、冷卻,在-160℃下液化成液化天然氣(簡(jiǎn)稱LNG).在液化天然氣的表面層,其分子間的引力大于(選填“大于”、“等于”或“小于”)斥力.在LNG罐內(nèi)頂部存在一些頁(yè)巖氣,頁(yè)巖氣中甲烷分子的平均動(dòng)能等于(選填“大于”、“等于”或“小于”)液化天然氣中甲烷分子的平均動(dòng)能.
(3)某狀況下頁(yè)巖氣體積約為同質(zhì)量液化天然氣體積的600倍,已知液化天然氣的密度ρ=4.5×102kg/m3,甲烷的摩爾質(zhì)量M=1.6×10-2kg/mol,阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.0×1023/mol,試估算該狀態(tài)下6.0m3的頁(yè)巖氣中甲烷分子數(shù).

分析 (1)p-T圖象過(guò)原點(diǎn)的傾斜的直線表示氣體發(fā)生等容變化.圖象上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率為$\frac{P}{T}$,根據(jù)此斜率,結(jié)合氣態(tài)方程$\frac{PV}{T}$=c分析體積的變化.根據(jù)熱力學(xué)第一定律分析吸放熱情況;
(2)分子間同時(shí)存在引力和斥力,在液體表面存在表面張力,其分子間的引力大于斥力,分子的平均動(dòng)能由溫度決定;
(3)頁(yè)巖氣主要成分為甲烷,可以認(rèn)為是甲烷氣體;根據(jù)m=ρV求解質(zhì)量,根據(jù)n=$\frac{m}{M}$NA求解甲烷的分子數(shù).

解答 解:(1)A、B、ab是過(guò)原點(diǎn)的傾斜的直線表示氣體發(fā)生等容變化,即氣體的體積不變.故A、B錯(cuò)誤.
C、D,b到c過(guò)程,氣體發(fā)生等壓變化,溫度升高,內(nèi)能增大,根據(jù)氣態(tài)方程$\frac{PV}{T}$=c可知,氣體的體積增大,氣體對(duì)外界做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=Q+W可知,體從外界吸收熱量.故C正確,D錯(cuò)誤.
故選:C.
(2)由于液體表面存在表面張力,其分子間的引力大于斥力,分子的平均動(dòng)能由溫度決定,同一溫度下甲烷分子的平均動(dòng)能等于液化天然氣中甲烷分子的平均動(dòng)能. 
(3)某狀況下頁(yè)巖氣體積約為同質(zhì)量液化天然氣體積的600倍,故密度是天然氣密度的$\frac{1}{600}$倍,頁(yè)巖氣的質(zhì)量為:
m=ρ$\frac{V}{600}$ ①
甲烷分子數(shù):n=$\frac{m}{M}$NA  ②
解得:n=$\frac{ρV{N}_{A}}{600M}$=$\frac{4.5×1{0}^{2}×6×6×1{0}^{23}}{600×1.6×1{0}^{-2}}$=1.7×1026個(gè)
答:該狀態(tài)下6.0m3的頁(yè)巖氣中甲烷分子數(shù)為1.7×1026個(gè);
故答案為:
(1)C (2)大于  等于;(3)該狀態(tài)下6.0m3的頁(yè)巖氣中甲烷分子數(shù)為1.7×1026個(gè);

點(diǎn)評(píng) (1)本題關(guān)鍵要掌握?qǐng)D象的物理意義,分析氣體體積的變化,此題是氣體態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用,難度不大.
(2)掌握分子間作用力的特點(diǎn),知道溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志
(3)阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量與微觀物理量的橋梁,質(zhì)量=摩爾質(zhì)量×摩爾數(shù)

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A.小球不能到達(dá)P點(diǎn)
B.小球到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的速度等于v=$\sqrt{\frac{gL}{2}}$
C.小球能到達(dá)P點(diǎn),且在P點(diǎn)受到輕桿向上的彈力
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C.明線光譜中的明線不是特征譜線,吸收光譜中的暗線是特征譜線
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A.若鉛球上升的最大高度大于R,則鉛球在經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)其重力勢(shì)能的增加量小于小球初始動(dòng)能
B.若鉛球能到達(dá)圓桶最高點(diǎn),則鉛球在最高點(diǎn)的速度大小為$\sqrt{gR}$
C.若鉛球上升的最大高度小于R,則鉛球上升的最大高度等于$\frac{{v}^{2}}{g}$
D.若鉛球能到達(dá)與圓心等高的A點(diǎn),則在A點(diǎn)時(shí)對(duì)圓筒的壓力為$\frac{m{v}^{2}}{R}$-2mg

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