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)
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高考物理二轮复习 第十三章 热学 教材回顾(二)气体和热力学定律课件 选修3-3.pptx
2．气体的状态参量 (1)温度(T 或 t) ①物理
意义宏 微观 观： ：表 是示 物物 体体 分的 子热冷运热动程的度。 平均动能的标志。 填充：冷热程度 平均动能
2
②两种温标(摄氏温标和热力学温标)的关系 a．两种温标温度的零点不同，同一温度用两种温标表 示的数值不同，但它们表示的温度间隔是相同的，即每一 度的大小相同，Δt＝ΔT。 b．两种温标的数值关系： T＝t＋273 K 。 注意：绝对零度(0 K)是低温的极限，只能无限接近， 但不可能达到。 (2)体积(V) 指气体分子所能达到的空间，即气体所能充满容器的 容积。
表达 p1V1＝p2V2 ，或 pV Tp11＝Tp22或Tp＝C(常量)
式源自文库
＝C(常量)
推论：ΔΔTp＝Tp11
VT11＝VT22 或VT＝ C(常量)
推论：ΔΔVT＝VT11
7
续表
玻意耳定律
查理定律
盖—吕萨克定律
温度保持不变时分 体积保持不变时分 温度升高时分子的
微 子的 平均动能 一 子的 密集程度 保持 平均动能 增大 。只
3
(3)压强(p) ①定义：作用在器壁单位面积上的压力叫做气体压强。 ②产生原因：由于大量气体分子无规则的运动而频繁碰撞 器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力。 ③决定气体压强大小的因素 宏观：决定于气体的 温度 和体积 。 微观：决定于分子的平均动能 和分子的 密集程度 (单位 体积内的分子数)。
意义宏 微观 观： ：表 是示 物物 体体 分的 子热冷运热动程的度。 平均动能的标志。 填充：冷热程度 平均动能
2
②两种温标(摄氏温标和热力学温标)的关系 a．两种温标温度的零点不同，同一温度用两种温标表 示的数值不同，但它们表示的温度间隔是相同的，即每一 度的大小相同，Δt＝ΔT。 b．两种温标的数值关系： T＝t＋273 K 。 注意：绝对零度(0 K)是低温的极限，只能无限接近， 但不可能达到。 (2)体积(V) 指气体分子所能达到的空间，即气体所能充满容器的 容积。
表达 p1V1＝p2V2 ，或 pV Tp11＝Tp22或Tp＝C(常量)
式源自文库
＝C(常量)
推论：ΔΔTp＝Tp11
VT11＝VT22 或VT＝ C(常量)
推论：ΔΔVT＝VT11
7
续表
玻意耳定律
查理定律
盖—吕萨克定律
温度保持不变时分 体积保持不变时分 温度升高时分子的
微 子的 平均动能 一 子的 密集程度 保持 平均动能 增大 。只
3
(3)压强(p) ①定义：作用在器壁单位面积上的压力叫做气体压强。 ②产生原因：由于大量气体分子无规则的运动而频繁碰撞 器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力。 ③决定气体压强大小的因素 宏观：决定于气体的 温度 和体积 。 微观：决定于分子的平均动能 和分子的 密集程度 (单位 体积内的分子数)。
高三物理二轮复习热学专题优质课件
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一、教学内容
1. 热力学第一定律
2. 热力学第二定律
3. 热力学第三定律
4. 热传递与能量转换
5. 热能与能源
二、教学目标
1. 理解并掌握热力学三大定律的基本原理及其应用。
2. 掌握热传递与能量转换的基本概念，了解热能在实际应用中的作用。
3. 提高学生的科学思维能力和综合运用能力，培养其运用物理知识解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点
教学难点：热力学第二定律、第三定律的理解与应用；热能与能源的综合运用。
教学重点：热力学三大定律的基本原理；热传递与能量转换的基本概念。
四、教具与学具准备
1. 教具：多媒体课件、黑板、粉笔、挂图等。
2. 学具：笔记本、教材、文具等。
五、教学过程
1. 实践情景引入（5分钟）
通过播放一段关于热力学在实际应用中的视频，激发学生的学习兴趣，为新课的学习做好铺垫。
2. 知识回顾（15分钟）
学生回顾热力学三大定律的基本内容，教师进行点评与补充。
3. 例题讲解（25分钟）
例题1：一定量的理想气体，初始状态为p1、V1、T1，经过一等压过程，变为p2、V2、T2。求气体体积变化的比例。
例题2：一热机效率为η，工作过程中吸收的热量为Q1，放出的热量为Q2。求热机输出的功率。
4. 随堂练习（15分钟）
练习题1：一热力学系统经历一循环过程，吸收的热量为Q1，对外做功为W。求该循环的效率。
练习题2：一定量的理想气体，初始状态为p1、V1、T1，经过一等温过程，变为p2、V2、T2。求气体压强的变化比例。
5. 知识拓展（10分钟）
介绍热能在能源中的应用，如太阳能、地热能等。
高考物理二轮复习热学(PPT版)共
3.理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体。理想气体的 分子间除碰撞外无其他作用力,分子间无分子势能。 五、热力学第一定律 (1)表达式为ΔU=Q+W。注意+、-符合的规定。 (2)几种特殊过程:若过程是绝热的,则Q=O,W=ΔU;若过程中不做功,即W=0,则 Q=ΔU;若过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q。
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(2)大量分子做无规则运动,分子的速率按“中间多,两头少”的规律分布,如 图所示。
(3)温度升高时,速率小的分子数减少,速率大的分子数增多,分子的平均速率 增大,但不是每个分子的速率都增大。
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A.没有固定的熔点
B.天然具有规则的几何形状
C.沿不同方向的导热性能相同 D.分子在空间上周期性排列
解析 非晶体没有固定的熔点;因为其分子在空间上排列无规则,所以天然不
具有规则的几何形状;其导热性能为各向同性,故A、C项正确,B、D项错误。
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2.液体 (1)液体的表面张力:使液面具有收缩的趋势,方向跟液面相切。 (2)液晶:既具有液体的流动性,又具有某些晶体的光学各向异性。液晶在显 示器方面具有广泛的应用。 四、气体 1.气体分子运动的特点 (1)向各个方向运动的气体分子数目都相等。
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(2)大量分子做无规则运动,分子的速率按“中间多,两头少”的规律分布,如 图所示。
(3)温度升高时,速率小的分子数减少,速率大的分子数增多,分子的平均速率 增大,但不是每个分子的速率都增大。
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A.没有固定的熔点
B.天然具有规则的几何形状
C.沿不同方向的导热性能相同 D.分子在空间上周期性排列
解析 非晶体没有固定的熔点;因为其分子在空间上排列无规则,所以天然不
具有规则的几何形状;其导热性能为各向同性,故A、C项正确,B、D项错误。
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2.液体 (1)液体的表面张力:使液面具有收缩的趋势,方向跟液面相切。 (2)液晶:既具有液体的流动性,又具有某些晶体的光学各向异性。液晶在显 示器方面具有广泛的应用。 四、气体 1.气体分子运动的特点 (1)向各个方向运动的气体分子数目都相等。
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热
学
走向高考 ·二轮专题复习
2． 估 算 微 观 量 的 两 种 模 型 ( 1 ) 球体模型：一般适用于固体、液体，认为分子为一个 个 球 体 ， 体 积 1 3 V0＝ πd ，d 为分子直径。 6
( 2 ) 立方体模型：一般适用于气体，认为一个分子占据的 空 间 为 一 个 立 方 体 ， 体 积 V0＝d3，d 为平均分子间距。
间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内 气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，气体内能减小 C．气体对外界做功，气体内能增大 D．气体对外界做功，气体内能减小 [答案] A )
热
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走向高考 ·二轮专题复习
3． 理 想 气 体 是 指 严 格 遵 守 气 体 实 验 定 律 的 气 体 ( 1 ) 理想气体是一种经科学地抽象而建立的理想化模型， 实 际 上 不 存 在 。 ( 2 ) 实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大、 温 度 不 太 低 时 都 可 当 作 理 想 气 体 来 处 理 。
m V ( 1 ) 分子数 N＝nNA＝ NA＝ NA。 M0 V0 ( 2 ) 分 子 质 量 的 估 算 方 法 ： 每 个 分 子 的 质 量 为 M0 m1＝ 。 NA )的 估 算 方 法 ： V0 M0 )V1＝ ＝ ， 其 中 ρ为 NA ρ NA
(完整版)热力学第二定律.ppt
热力学第二定律的微观实质：在孤立系统内所发生的一切实 际宏观过程，总是沿着分子运动无序性增大的方向进行。
§4-4 热力学概率与自然过程方向
1.统计意义
从统计观点探讨过程的不可逆性和熵的微观意义， 由此深入认识第二定律的本质。
不可逆过程的统计性质 （以气体自由膨胀为例）
一个被隔板分为A、B相等两部分的容器，装有4个涂 以不同颜色分子。开始时，4个分子都在A部，抽出隔 板后分子将向B部扩散并在整个容器内无规则运动。 隔板被抽出后，4分子在容器中可能的分布情形 如下图所示：
狭义定义：系统状态变化过程中,逆过程能重复
正过程的每一个状态,且不引起其他变化的过程。
１.热力学过程的不可逆性
– 理想气体绝热自由膨胀是不可逆的。在隔板 被抽去的瞬间，气体聚集在左半部，这是一 种非平衡态，此后气体将自动膨胀充满整个 容器。最后达到平衡态。其反过程由平衡态 回到非平衡态的过程不可能自动发生。
分布
详细分布
（宏观态） （微观态）
1
4
6
4 1
共有24=16种可能的方式，而且4个分子全部退回到A部 的可能性即几率为1/24=1/16。可认4个分子的自由膨 胀是“可逆的”。
一般来说，若有N个分子，则共2N种可能方式，而N个分 子全部退回到A部的几率1/2N.对于真实理想气体系统 N1023/mol，这些分子全部退回到A部的几率
§4-4 热力学概率与自然过程方向
1.统计意义
从统计观点探讨过程的不可逆性和熵的微观意义， 由此深入认识第二定律的本质。
不可逆过程的统计性质 （以气体自由膨胀为例）
一个被隔板分为A、B相等两部分的容器，装有4个涂 以不同颜色分子。开始时，4个分子都在A部，抽出隔 板后分子将向B部扩散并在整个容器内无规则运动。 隔板被抽出后，4分子在容器中可能的分布情形 如下图所示：
狭义定义：系统状态变化过程中,逆过程能重复
正过程的每一个状态,且不引起其他变化的过程。
１.热力学过程的不可逆性
– 理想气体绝热自由膨胀是不可逆的。在隔板 被抽去的瞬间，气体聚集在左半部，这是一 种非平衡态，此后气体将自动膨胀充满整个 容器。最后达到平衡态。其反过程由平衡态 回到非平衡态的过程不可能自动发生。
分布
详细分布
（宏观态） （微观态）
1
4
6
4 1
共有24=16种可能的方式，而且4个分子全部退回到A部 的可能性即几率为1/24=1/16。可认4个分子的自由膨 胀是“可逆的”。
一般来说，若有N个分子，则共2N种可能方式，而N个分 子全部退回到A部的几率1/2N.对于真实理想气体系统 N1023/mol，这些分子全部退回到A部的几率
2020版高考化学二轮复习专题课件：六第1讲化学反应中的热效应课件
热化学方程式的书写与判断
1．五个注意 (1)注意 ΔH 的符号和单位 若为放热反应，Δ H 为“－”；若为吸热反应，Δ H 为“＋”。ΔH 的单位为 kJ·mol－1 或 kJ/mol。 (2)注意热化学方程式中的化学计量数 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物 质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
(5)注意燃烧热和中和热
2．记忆口诀
热化方程要点多，漏掉一点分不得； 标清状态配好平，焓变正负千焦摩； 系数焓变成正比，逆向反应焓变号。
2．从两个角度理解化学反应的热效应
(1)从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，如 图所示： a 表示旧化学键断裂吸收的能量； b 表示新化学键形成放出的能量； c 表示反应热。 (2)从宏观的角度说，是反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的差值，如图所示： a 表示反应的活化能； b 表示活化分子变成生成物分子所释放的能量； c 表示反应热。
(3)注意物质的聚集状态 反应物和生成物的聚集状态不同，反应热(ΔH)不同。因此，必须注明物质的聚集状态才 能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。 热化学方程式中不用“↑”和“↓”。 (4)注意 ΔH 的数值 热化学方程式中的 ΔH 的值应是表示反应已完成的热量变化。由于 ΔH 与反应完成的物 质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与 ΔH 相对应，如果化学计量 数加倍，则Δ H 也要加倍。 逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。
2020年高考物理二轮提分秘籍：热学(学生版)
2020年高考物理二轮复习热点题型与提分秘籍
专题16 热学
题型一 分子动理论、内能与热力学定律
【典例分析】(2020·衡水高三调研)下列说法正确的是( ) A ．悬浮在水中的花粉颗粒的布朗运动反映了水分子的热运动 B ．一定质量的理想气体对外做功时,它的内能一定减小 C ．热量不可能自发地从内能少的物体传到内能多的物体
D ．液体的表面张力是由于液体表面层分子间距离略大于平衡距离而产生的
E ．将两个分子由距离极近移动到相距无穷远的过程中,它们的分子势能先减小后增加
【提分秘籍】
1.分子动理论 (1)分子大小
①分子体积(或占有空间的体积)：V 0＝V mol
N A 。
②分子质量：m 0＝M mol
N A
。
③油膜法估测分子的直径：d ＝V
S 。
④两种微观模型
a ．球体模型(适用于固体、液体)：一个分子的体积V 0＝43π（d 2）3＝1
6πd 3,d 为分子的直径。
b ．立方体模型(适用于气体)：一个分子占据的平均空间体积V 0＝d 3,d 为分子间的距离。 (2)分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动 ①扩散现象特点：温度越高,扩散越快。
②布朗运动特点：液体内固体小颗粒永不停息、无规则地运动,颗粒越小、温度越高,运动越剧烈。(反映了液体分子的无规则运动,但并非液体分子的无规则运动)
(3)分子势能、分子力与分子间距离的关系
2．热力学第一定律的灵活应用
(1)应用热力学第一定律时,要注意各符号正负的规定,并要充分考虑改变内能的两个因素：做功和热传递。不能认为物体吸热(或对物体做功),物体的内能一定增加。
2020高考物理大二轮复习课件：专题八 第18讲 分子动理论、热力学定律
m,1
滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积
V1=4020
×
2 100
cm3=1×10-10
m3,最大面积 S=VD1,解得 S=0.1 m2。
答案:1×10-9 0.1
专题一
1.2 线性规划题专项练
考点1 考点2 考点3
核心知识
考点精题
方法归纳必须掌握的三个问题
(1)必须掌握微观量估算的两个模型
球模型:V=
①、②、③、④到达状态e,对此气体,下列说法正确的是
。
(填正确答案的标号)
A.过程①中气体的压强逐渐减小
B.过程②中气体对外界做正功
C.过程④中气体从外界吸收了热量
D.状态c、d的内能相等
E.状态d的压强比状态b的压强小
专题一
1.2 线性规划题专项练
12345
核心知识
真题自主•诊断
考点精题
解析:过程①是等容变化,温度升高,由查理定理可知压强增大,故A 项错误。过程②中,体积增大,气体对外做功,故B项正确。过程④是 等容变化,温度降低,放出热量,故C项错误。过程③是等温变化,温
高频考点•突破
专题一
考点1 考点2 考点3
1.2 线性规划题专项练
核心知识
考点精题
高频考点•突破
(3)分子力和分子势能
①分子力:分子间引力与斥力的合力。分子间距离增大,引力和
高考物理二轮复习考点第十四章热学专题与图象相关的计算问题
专题14.7 与图象相关的计算问题
1.（2020广州一模）一定质量的理想气体从状态A变化到状态B再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图象如图所示。已知该气体在状态C时的温度为300K。求：
(i)该气体在状态A、B时的温度分别为多少？
(ii)该气体从状态A到B是吸热还是放热？请写明理由。
【命题意图】本题考查理想气体状态方程、气体实验定律、热力学第一定律、对p－V图象的理解及其相关的知识点。
(ii)根据图像可知从A到B气体体积不变所以外界对气体做功 W=0J
又T A>T B可知内能变化ΔU<0
根据热力学第一定律ΔU=W+Q
得Q<0即放热
2．(10分)一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图所示，p－T和V－T图各记录了其部分变化过程，试求：
①温度为600 K时气体的压强；
②在p－T图象上将温度从400 K升高到600 K的变化过程补充完整．
②由V－T图可知，400 K～500 K气体体积不变，气体做等容变化，故在P－T图中图象应延伸到500 K 处，此时压强为1.25×105 Pa；
从500 K～600 K，气体做等压变化，压强p2＝1.25×105 Pa；故从500 K至600 K为水平直线，
故图象如图所示：
3．(2020·吉林白山二模)某同学利用DIS实验系统研究一定质量理想气体的状态变化，实验后计算机屏幕显示如右的pt图象。已知在状态B时气体的体积V B＝3 L，求：
(1)气体在状态A的压强；
(2)气体在状态C的体积。
【参考答案】(1)0.75 atm (2)2 L
热力学定律、热和内能、理想气体的状态方程PPT文档(完整版)
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3.一定质量的非理想气体(分子间的作用力不可忽略)， 从 外 界 吸 收 了 4.2×105 J 的 热 量 ， 同 时 气 体 对 外 做 了 6×105 J的功，则：
(1)气体的内能________(填“增加”或“减少”)， 其变化量的大小为________J.
8
【学法导引】 一、热力学第一定律的应用 1．物体的内能及内能的变化 (1)物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能 之和．在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相 互作用力决定；宏观上体现为物体的温度和体积，因此 物体的内能是一个状态量．
9
(2)理想气体的内能是指所有分子的平均动能之和,所以 一定质量理想气体的内能只与温度有关；温度升高，内 能增大；温度降低，内能减小. 2．做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但是有 着本质的区别 (1)“等效”的意义可以理解为：在改变物体的内能上 可以起到同样的效果，即要使物体改变同样的内能，通 过做功或者热传递都可以实现，若不知道过程，我们无 法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变．
10
(2)做功和热传递的本质区别 ①从运动形式上看：做功是宏观的机械运动向物体的微 观分子热运动的转化；热传递则是通过分子之间的相互 作用，使不同物体间分子热运动变化，是内能的转移． ②从能量的角度看：做功是其他形式的能向内能的转化； 热传递是内能之间的转移．前者能的性质发生了变化， 后者能的性质不变． 【名师点睛】 (1)应用热力学第一定律时要明确研究的 对象是哪个物体或者是哪个热力学系统．
3.一定质量的非理想气体(分子间的作用力不可忽略)， 从 外 界 吸 收 了 4.2×105 J 的 热 量 ， 同 时 气 体 对 外 做 了 6×105 J的功，则：
(1)气体的内能________(填“增加”或“减少”)， 其变化量的大小为________J.
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【学法导引】 一、热力学第一定律的应用 1．物体的内能及内能的变化 (1)物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能 之和．在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相 互作用力决定；宏观上体现为物体的温度和体积，因此 物体的内能是一个状态量．
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(2)理想气体的内能是指所有分子的平均动能之和,所以 一定质量理想气体的内能只与温度有关；温度升高，内 能增大；温度降低，内能减小. 2．做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但是有 着本质的区别 (1)“等效”的意义可以理解为：在改变物体的内能上 可以起到同样的效果，即要使物体改变同样的内能，通 过做功或者热传递都可以实现，若不知道过程，我们无 法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变．
10
(2)做功和热传递的本质区别 ①从运动形式上看：做功是宏观的机械运动向物体的微 观分子热运动的转化；热传递则是通过分子之间的相互 作用，使不同物体间分子热运动变化，是内能的转移． ②从能量的角度看：做功是其他形式的能向内能的转化； 热传递是内能之间的转移．前者能的性质发生了变化， 后者能的性质不变． 【名师点睛】 (1)应用热力学第一定律时要明确研究的 对象是哪个物体或者是哪个热力学系统．
高考物理二轮专题复习优质PPT热学
【名校课 堂】获 奖PPT- 高考物 理二轮 专题复 习课件 ：专题 六热学 （最新 版本） 推荐
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4.在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为 每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为75滴.把1滴 该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩 笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺 寸如图6所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm.则： (1)油酸薄膜的面积是_1_1_5_(_1_1_2_～__1_1_8_均__可__)_ cm2.
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例2 (多选)(2020·全国卷Ⅲ·33(1)改编)如图2，一开口向上的导热汽缸内.
用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦.现用外力作
解析 做功和热传递是改变物体内能的两种方法，故A正确； 对某物体做功，物体的内能不一定增加，因为物体可能同时向外界放热， 故B错误； 在外界的影响下，可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，故C 正确； 根据热力学第二定律知，不可能使热量自发地从低温物体传向高温物 体，但在外界的作用下，能使热量从低温物体传向高温物体，比如电 冰箱，故D错误.
热力学定律与气体实验定律的综合应用课件
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13
【跟踪训练】 一定质量的
理想气体从状态A变化到
状态B,再变化到状态C,其
状态变化过程的p-V图象
如图所示.已知该气体在状
态A时的温度为27 ℃.则： (1)该气体在状态B、C时
解析
(1)对于理想气体：A→B，由TpAA＝TpBB得：
的温度分别为多少 ℃？ TB＝100 K，所以 tB＝－173℃
＝
答案 (1)－173 ℃；27 ℃ (2)0 (3)吸热；
200 J
解析显隐
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【跟踪训练】一定质量的理想气体由状态A 变化到状态B，气体的压强随热力学温度变 化如图示，则此过程( ). A．气体的密度增大 B．外界对气体做功 C．气体从外界吸收了热量 D．气体分子的平均动能增大
解析 气体由状态A变化到状态B为等温变化，由玻意耳定律 p做平体答A12V功均做案..由由A＝，动功体温p气能，A积度BBV体不由变变B，密变Δ化化Up度，＝B＞增D气密气W错p加＋体度体A误，，Q做变分．所.A气功化子、温以体情平B度V审放况均正A不题＞出动确变视V热能．B，角，量由气气，气于体体C体温的错体内度内．积能不能减变不小．变，吸气，外热气体外界体放的界对解热分对析气子显气体隐
(2) 汽 缸 内 气 体 的 温 度 为 T1 时 , 气 体 柱 的 高 度 为 L ＝ _T_1_Δ_L_/(_T_2_－_T__1)_(用图中和题目中给出的字母表示)。
2020届二轮复习 专题七 第一讲 热学 课件(44张)
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2020届高考物理全优二轮复习课件：选修3-3 第2讲 热学计算的应用
从500～600 K，气体做等压变化，压强p2＝1.25×105 Pa；故从500 K至600 K 为水平直线，故图象如图所示．
3．[气体实验定律和封闭空气柱的压强](2019年新疆二模)如图所示， 粗细均匀的U形玻璃管一端封闭，另一端与大气相通且足够长，玻璃管内 两 段 水 银 柱 封 闭 了 两 段 空 气 柱 A 和 B ， 两 段 空 气 柱 的 长 度 分 别 为 LA ＝ 5 cm，LB＝15 cm，下端水银面高度差h＝6 cm，A上端水银柱长h1＝4 cm， 大气压强p0＝76 cmHg，外界环境温度保持不变，现从右端开口处缓慢向 管中加入水银，当下段水银面高度差h＝0时，求：
Tp31＝Tp20 联立得 p3＝1.6×108 Pa.
2．(2019年新课标Ⅱ卷)如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通 而成，容器平放在地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分 隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和 V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程 中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：
1．[气体实验定律的应用](2019年河源检测)如图所示是生活 上常用喷雾器的简化图．已知贮液瓶容积为3 L(不计贮液瓶中打 气筒和细管的体积)，喷液前，瓶内气体压强需达到2.5 atm，方 可将液体变成雾状喷出，打气筒每次能向贮液瓶内打入p0＝1.0 atm的空气V＝50 mL.现打开进水阀门A和喷雾头阀门B，装入2 L 的清水后，关闭阀门A和B.设周围大气压恒为p0，打气过程中贮 液瓶内气体温度与外界温度相同且保持不变，不计细管中水产生 的压强求：
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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.
[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.
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.
Fra Baidu bibliotek
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
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.
(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
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
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
[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:
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
(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,理想气体的内能增加. 答案:(2)C 增加
)
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.
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
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:
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