第三章 热力学定律 章末核心素养提升（课件 学案，共2份）教科版（2019）选择性必修第三册

章末核心素养提升 一、热力学第一定律和气体实验定律的结合 1.利用体积的变化分析做功问题，气体体积增大，气体对外界做功，气体体积减小，外界对气体做功。 2.利用温度的变化分析理想气体内能的变化，一定质量的理想气体的内能仅与温度有关，温度升高，内能增加，温度降低，内能减小。 3.利用热力学第一定律判断是吸热还是放热，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W，若已知气体的做功情况和内能的变化情况，即可判断气体状态变化过程是吸热过程还是放热过程。 例1 如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的汽缸内，活塞可沿汽缸无摩擦地滑动。活塞横截面积S＝1.0×10－3 m2，质量m＝2 kg，汽缸竖直放置时，活塞相对于底部的高度为h＝1.2 m，室温等于27 ℃；现将汽缸置于77 ℃的热水中，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，重力加速度g＝10 m/s2，热力学温度与摄氏温度的关系T＝t＋273 K，求： (1)平衡时活塞离汽缸底部的距离； (2)此过程中内部气体吸收热量28.8 J，气体内能的变化量。 _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ 解决热力学定律与气体实验定律的综合问题的思路 训练1 如图所示，竖直放置的汽缸，活塞横截面积为S＝0.10 m2，活塞的质量忽略不计，汽缸侧壁有一个小孔与装有水银的U形玻璃管相通。开始活塞被锁定，汽缸内封闭了一段高为80 cm的气柱(U形管内的气体体积不计)，此时缸内气体温度为27 ℃，U形管内水银面高度差h1＝15 cm。已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，水银的密度ρ＝13.6×103 kg/m3，重力加速度g＝10 m/s2，热力学温度与摄氏温度的关系为T＝t＋273 K。 (1)让汽缸缓慢降温，直至U形管内两边水银面相平，求这时封闭气体的温度； _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ (2)接着解除对活塞的锁定，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，同时对汽缸缓慢加热，直至汽缸内封闭的气柱高度达到96 cm，求整个过程中气体与外界交换的热量。 _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ 二、热力学第一定律与气体状态图像的结合 解决热力学第一定律与气体状态图像综合应用问题的思路 1.首先明确气体状态图像的物理意义。 2.结合气体实验定律的方程列式，列式时要找清气体初态和末态的状态参量。 3.挖掘气体状态参量的变化因素与热力学第一定律ΔU＝Q＋W中各物理量的对应关系。 例2 (2023·广东卷，13)在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p－V图像，气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B，然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C，B到C过程中外界对气体做功为W，已知p0、V0、T0和W。求： (1)pB的表达式； (2)TC的表达式； (3)B到C过程，气泡内气体的内能变化了多少？ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ 训练2 (2024·四川眉山高二期末)如图所示，一定质量的理想气体从状态a(V1，p1)开始，经过一个等容过程到状态b，再经过一个等压过程到状态c，再经过一个绝热过程到压强为p1的状态d，最后经过一个等压过程回到状态a完成一个循环，下列说法正确的是(　　) A.a→b过程，气体的温度降低，每个气体分子的动能都减小 B.b→c过程，气体的内能增加，内能的增加量等于气体从外界吸收的热量 C.c→d过程，气体的内能增加，内能的增加量等于外界对气体做的功 D.d→a过程，外界对气体做正功，气体向外界放出热量，放出的热量等于外界对气体做的功 章末核心素养提升 核心素养提升 例1 (1)1.4 m　(2)增加4. ... ...