一气泡中的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中温度视为不变，上升到湖面后气泡并未破裂，最终气泡温度上升到等于环境温度（已知：水面温度高于水里温度），完成下列

Question

一气泡中的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中温度视为不变，上升到湖面后气泡并未破裂，最终气泡温度上升到等于环境温度（已知：水面温度高于水里温度），完成下列各题：
（1）气泡在湖内上升的过程中是吸热还是放热，还是既不吸热也不放热？
（2）气泡到达湖面后吸收了0.3J的热量，又对外做了0.1J的功后与外界达到了温度平衡，求：这一过程中气泡内能的改变量．
（3）已知气泡内气体的密度为1.29kg/m³，平均摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数N_A=6.02×10²³ mol^-1，取气体分子的平均直径为2×10^-10 m，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值．（结果保留一位有效数字）

Answer 1

（1）气泡从湖底上升到湖面过程中，气体的压强减小；由于水面温度高于水里温度，所以温度升高；气体的压强减小，温度升高，由理想气体的状态方程可知气体的体积增大，所以气体将对外做功．气体的温度升高，内能增大，而该过程中气体对外做功，根据热力学第一定律△U=W+Q，可知气体吸收热量．
（2）由△U=W+Q得△U=-0.1J+0.3J=0.2J，故内能增加0.2J．
（3）设气泡内气体的质量为m kg，
则气体的体积为：V₁=(m)/(ρ)=(m)/(1.29) m³．
变成液体后的体积为：
V₂=(m)/(M)×N_A×(4)/(3)π（(d)/(2)）³=(m)/(0.029)×6.02×10²³×(4)/(3)π×10^-30 m³．
得：(V2)/(V1)=1×10^-4．
答：（1）气体吸热；
（2）这一过程中气泡内能的增加量为0.2J；
（3）液体体积与原来气体体积的比值为1×10^-4．