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2023电力行业多旋翼无人机竞赛
10,025
单选题

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正比
B
与空气密度和空气温度乘积成反比
C
与空气密度和空气绝对温度乘积成正比

答案解析

正确答案:C

解析:

这道题考查的是理想气体状态方程在空气动力学或热力学中的应用。我们可以通过推导理想气体状态方程来找出压力、密度和温度之间的关系。 ### 1. 理论基础:理想气体状态方程 理想气体状态方程通常表示为: $$ PV = nRT $$ 其中: * $P$ 为气体压力 * $V$ 为气体体积 * $n$ 为气体的物质的量(摩尔数) * $R$ 为理想气体常数 * $T$ 为气体的**绝对温度**(单位:开尔文 K) ### 2. 引入密度概念 我们需要将方程中的物质的量 $n$ 转换为密度 $\rho$。 已知: * $n = \frac{m}{M}$ ($m$ 为气体质量,$M$ 为摩尔质量) * $\rho = \frac{m}{V}$ ($\rho$ 为气体密度) 将 $n = \frac{m}{M}$ 代入原方程: $$ PV = \frac{m}{M} RT $$ 整理得到压力 $P$ 的表达式: $$ P = \frac{m}{V} \cdot \frac{RT}{M} $$ 因为 $\frac{m}{V} = \rho$,且对于特定气体(如空气),$R$ 和 $M$ 都是常数,我们可以令比气体常数 $R_{specific} = \frac{R}{M}$。 于是方程变为: $$ P = \rho R_{specific} T $$ ### 3. 分析变量关系 从公式 $P = \rho R_{specific} T$ 可以看出: * $R_{specific}$ 是常数。 * 因此,**压力 $P$ 与密度 $\rho$ 和绝对温度 $T$ 的乘积成正比**。 ### 4. 选项辨析 * **A. 与空气密度和空气温度乘积成正比**:表述不严谨。在热力学计算中,“温度”必须指“绝对温度”(开尔文温标),如果使用摄氏温度,该比例关系不成立(因为摄氏温度有负值且零点不同)。 * **B. 与空气密度和空气温度乘积成反比**:错误,根据推导是正比关系。 * **C. 与空气密度和空气绝对温度乘积成正比**:正确。明确指出了是“绝对温度”,符合物理定律 $P \propto \rho T$。 ### 结论 在一定体积的容器中(或者更准确地说,对于处于平衡态的理想气体),其压力取决于单位体积内的分子数量(即密度)和分子的平均动能(即绝对温度)。 故正确答案为 **C**。

相关知识点:

空气压力与密度温度积成正比

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