2020届二轮复习 热力学定律与气体实验定律的综合问题 课件(20张)

(1)气体的温度升高多少;
解析:(1)气体初状态的参量为 V1=hS,T1; 气体末状态参量为 V2=2hS,T2 气体发生等压变化,由盖—吕萨克定律得 V1 = V2
T1 T2 解得 T2=2T1,故气体的温度升高ΔT=T2-T1=T1. 答案:(1)T1
(2)气体的内能增加多少.
解析:(2)封闭气体的压强为 p=p0- G G0 S
对外做的功 W=p(VB-VA), 根据热力学第一定律得ΔU=Q-W 联立并代入数据得ΔU=5.0×102 J. 答案:5.0×102 J
随堂演练 检测效果
1.(2019·江苏宿迁检测)(多选)如图所示,一定质量的理想气体由a状态 变化到b状态,下列说法正确的有( BD )
A.外界对气体做功 B.气体对外界做功 C.气体向外界放热 D.气体从外界吸热
解析:由图可看出从a到b气体体积增大,温度升高,内能增大,气体对外 界做功,气体从外界吸收热量,故选项B,D正确.
2.(2019·海南中学检测)如图,一定质量的理想气体,由状态a经过ab过程
到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分
别为Tb和Tc,在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac.则( C
[例1] (2019·广东深圳质检)绝热汽缸倒扣在水平地面上,缸内装有一电 热丝,缸内有一光滑的绝热活塞,封闭一定质量的理想气体,活塞下吊着 一重为G的重物,活塞重为G0,活塞的横截面积为S,开始时封闭气柱的高为 h,气体的温度为T1,大气压强为p0.现给电热丝缓慢加热,若气体吸收热量 Q时,活塞下降了h,求:
)
A.Tb>Tc,Qab>Qac C.Tb=Tc,Qab>Qac
B.Tb>Tc,Qab<Qac D.Tb=Tc,Qab<Qac
解析:根据理想气体状态方程 pV =C,可知 b,c 状态的温度相等,所以 ab 和 T
ac 过程内能增加量ΔU 相等,又因为 ab 过程中,体积变大,气体对外做功, 所以吸收的热量比 ac 过程的多,故 C 项正确.
专题突破与题型专练 热力学定律与气体实验定律的综合问题
[学习目标] 1.理解和掌握热力学第一定律的表达式,并会运用于有关分析和计算. 2.理解和掌握能量守恒定律,明确定律的主要意义. 3.了解第一类永动机及其不可能制成的原因.
课堂探究 随堂演练
课堂探究 突破要点
题型一 气体实验定律与热力学定律的综合应用
[跟踪训练1] 如图所示,两个截面积都为S的圆柱形容器,右边容器高为H, 上端封闭,左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为M的活 塞.两容器由装有阀门的极细管道相连,容器、活塞和细管都是绝热的. 开始时阀门关闭,左边容器中装有理想气体,平衡时活塞到容器底的距离 为H,右边容器内为真空.现将阀门缓慢打开,活塞便缓慢下降,直至系统 达到新的平衡,此时理想气体的温度增加为原来的1.4倍,已知外界大气 压强为p0,求此过程中气体内能的增加量.
答案: 3 (Mg+p0S)H
5
5
题型二 气体状态变化图象与热力学定律的综合应用 [例2] (2019·江西萍乡检测)如图所示,一定质量的理想气体从状态A先 后经过等压、等容和等温过程完成一个循环,A,B,C状态参量如图所示, 气体在状态A的温度为27 ℃,求:
(1)气体在状态B的温度TB; (2)气体从A→B→C状态变化过程中与外界交换的总热量Q.
加热过程气体对外做功为 W=pSh=(p0S-G-G0)h 由热力学第一定律得 ΔU=-W+Q=Q+(G+G0)h-p0Sh. 答案:(2)Q+(G+G0)h-p0Sh
规律方法
气体实验定律与热力学定律的综合应用的四点注意 (1)气体实验定律和热力学第一定律的结合点是温度和体积.注意三种特殊过 程的特点: ①等温过程:内能不变,ΔU=0; ②等容过程:体积不变,W=0; ③绝热过程:Q=0. (2)一定质量的理想气体内能的变化要看温度.气体温度升高,内能增大;气体温 度降低,内能减小. (3)气体与外界的做功情况要看体积.气体体积膨胀,对外做功;气体体积减小, 外界对气体做功;理想气体自由膨胀,不做功. (4)在等压变化中,由公式W=pΔV求解做功情况,其中ΔV为气体体积的变化; 在p-V图象中,曲线与V轴所围成的面积表示气体所做的功.
解析:气体分子在空间可自由移动,因此气体体积应是气体分子所能到达的 空间,选项 A 正确;分子热运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子运动 越剧烈,选项 B 正确;气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压 力,与超、失重无关,选项 C 错误;气体吸收热量的同时可对外做功,内能不 一定增加,选项 D 错误;气体等压膨胀,由 V1 = V2 可知温度一定升高,选项 E
(2)若一定质量的理想气体分别按如图所示的三种不同过程变化,其中表
示等压变化的是
(选填“A”“B”或“C”).该过程中气体的
内能
(选填“增加”“减少”或“不变”).
解析:(2)由气态方程 pV =C(常量)易判断出 C 过程是等压变化,该过程温 T
度升高,理想气体的内能பைடு நூலகம்加. 答案:(2)C 增加
解析:(1)A 到 B 的过程是等压变化,根据盖—吕萨克定律有 VA = VB TA TB
代入数据得 TB=600 K. (2)根据热力学第一定律有ΔU=Q+W 其中W=-2p0V0,ΔU=0 解得Q=2p0V0(吸热). 答案:(1)600 K (2)2p0V0
规律方法 对于一定质量的理想气体,状态发生变化时,必然要涉及做功、热传递、内 能的变化,利用理想气体状态方程(或气体实验定律)与热力学第一定律解 决这类问题的一般思路如下:
T1 T2 正确.
4.(1)空气压缩机在一次压缩过程中,活塞对汽缸中的气体做功为2.0×
105 J,同时气体的内能增加了1.5×105 J.试问:此压缩过程中,气体
(选填“吸收”或“放出”)的热量等于
J.
解析:(1)由热力学第一定律ΔU=W+Q得Q=ΔU-W=-5×104 J,说明 气体放出热量5×104 J. 答案:(1)放出 5×104
pV =C T
V 噲垐 唸垏V 垎垐 W
T
噲垐
唸垏T
垎垐
U
ΔU=Q+W.
[跟踪训练2] 如图所示,一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态 B.此过程中,气体压强p=1.0×105 Pa,吸收的热量Q=7.0×102 J,求此过 程中气体内能的增量.
解析:从 A 到 B 的过程发生等压变化,根据盖—吕萨克定律得 VA = VB , TA TB
解析:理想气体发生等压变化.设封闭气体压强为 p,分析活塞受力有 pS=Mg+p0S 设气体初态温度为 T,活塞下降的高度为 x,系统达到新的平衡,由盖—吕萨
克定律得 HS = H x H S
T
1.4T
解得 x= 3 H 又因系统绝热,即 Q=0 5
外界对气体做功为 W=pSx
根据热力学第一定律ΔU=Q+W 得ΔU= 3 (Mg+p0S)H.
3.(多选)关于一定量的气体,下列说法正确的是( ABE ) A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气 体所有分子体积之和 B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低 C.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零 D.气体从外界吸收热量,其内能一定增加 E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高