第三章　专题强化5　热力学第一定律与气体实验定律的综合问题（课件 学案 练习，共4份）粤教版（2019）选择性必修 第三册

专题强化5　热力学第一定律与气体实验定律的综合问题 ［学习目标］　1.会分析热力学第一定律与气体图像结合的问题(重点)。2.会分析热力学第一定律和气体实验定律的综合问题(难点)。 一、热力学第一定律与气体图像的结合 如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，请在图像基础上思考以下问题： (1)在变化过程中是气体对外界做功还是外界对气体做功？p-V图像与V轴围成的面积表示什么？ (2)在变化过程中气体内能增加了还是减少了？气体吸热还是放热？ 例1　 (多选)(2022·全国甲卷改编)一定量的理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p-T图像上从a到b的线段所示。在此过程中 (　　) A.气体一直对外做功 B.气体的内能一直增加 C.气体一直从外界吸热 D.气体吸收的热量等于其内能的增加量 例2　(多选)(2023·珠海市高二期末)一定质量的理想气体经历如图所示的状态变化过程，纵坐标V表示体积，横坐标T表示热力学温度。下列说法正确的有 (　　) A.c状态的内能大于b状态的内能 B.a状态的压强等于c状态的压强 C.b→c过程，气体对外界做正功 D.a→b过程，气体对外界放出热量 例3　一定质量的理想气体，从状态A经状态B、C到状态D的变化过程p-V图像如图所示，AB与横轴平行，BC与纵轴平行，ODC在同一直线上。已知A状态温度为400 K，从A状态至B状态气体吸收了320 J的热量，下列说法不正确的是 (　　) A.D状态的温度为225 K B.A状态的内能等于C状态的内能 C.从A状态至D状态整个过程中，气体对外做功62.5 J D.从A状态到B状态的过程中，气体内能增加了400 J 二、热力学第一定律与气体实验定律的综合 例4　(2023·广州市高二期末)若某个汽车轮胎充气后内部气体压强为p，温度为T。当外界温度降低导致轮胎内气体温度降低了时，轮胎的容积几乎不变，轮胎内的气体可视为理想气体。 (1)试判断轮胎内气体吸放热情况，并说明理由； (2)求此时轮胎内气体的压强。 例5(2023·浙江1月选考)某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积S=100 cm2、质量m=1 kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度TA=300 K、活塞与容器底的距离h0=30 cm的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升d=3 cm恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度TC=363 K的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了ΔU=158 J。取大气压p0=0.99×105 Pa，g=10 m/s2，求气体 (1)在状态B的温度； (2)在状态C的压强； (3)由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。 热力学第一定律和气体实验定律的综合问题的解题思路： 答案精析 （1）由a状态变化到b状态，气体体积变大，因此气体对外界做功，即W<0。 p-V图像中图线与V轴所围面积表示做功的绝对值，|W|=p1（V2-V1）。 （2）由理想气体状态方程结合p-V图像知从a状态变化到b状态，温度升高，故ΔU>0，内能增加。由ΔU=W+Q得Q>0，即气体吸热。 例1　BCD　［因从a到b过程的p-T图像过原点，由=C可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，选项A错误；因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，选项B正确；因W=0，ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能的增加量，选项C、D正确。］ 例2　BD　［根据题意，由题图可知，c状态的温度低于b状态的温度，则c状态的内能小于b状态的内能，故A错误；根据题意，由题图可知，c→a的V-T图像的延长线过原点，则c→a为等压变化，则a状态的压强等于c状态的压强，故B正确；根据题意，由题图可知，b→c过程中气体体积不变，则气体对外界不做功，故C错误；根据题意，由题图可知，a→b过程，气体的温度不变，内能不变， ... ...