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课件网) 微专题3 气体实验定律与 热力学第一定律的综合问题 「定位·学习目标」 1.能综合应用气体实验定律与热力学第一定律解决相关问题。 2.能解决气体状态图像与热力学第一定律的综合问题。 突破·关键能力 要点一 气体实验定律与热力学第一定律综合问题 「要点归纳」 1.气体实验定律与热力学第一定律的区别和联系 在研究气体状态变化的问题中,气体的实验定律描述了状态参量变化的关系;热力学第一定律描述了状态参量变化的条件。 2.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。 3.掌握做功、内能变化情况的判断方法 (1)理想气体内能的变化看温度。气体温度升高,内能增大;气体温度降低,内能减小。 (2)气体做功情况看体积。体积膨胀则对外做功;体积减小则外界对气体做功;理想气体向真空膨胀则不做功。 (3)在等压变化中W=pΔV,其中ΔV为气体体积的变化。 「典例研习」 [例1] (2024·浙江1月选考卷)如图所示,一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1=750 cm3的左右两部分。面积为S=100 cm2的绝热活塞B被锁定,隔板A的左侧为真空,右侧中一定质量的理想气体处于温度T1=300 K、压强p1=2.04×105 Pa的状态1。抽取隔板A,右侧中的气体就会扩散到左侧中,最终达到状态2。然后解锁活塞B,同时施加水平恒力F,仍使其保持静止,当电阻丝C加热时,活塞B能缓慢滑动(无摩擦),使气体达到温度T2=350 K的状态3,气体内能增加ΔU=63.8 J。已知大气压强p0=1.01×105 Pa,隔板厚度不计。求: (1)水平恒力F的大小; 答案:(1)10 N (2)电阻丝C放出的热量。 答案:(2)89.3 J 规律方法 公式法解答气体状态变化中功能关系问题的一般思路 要点二 气体状态变化关系图像与热力学 第一定律综合问题 「要点归纳」 1.明确气体状态变化关系图像与做功、内能变化的情况。 (1)p-V图像中的等温线(如图甲所示):一定质量的理想气体的不同等温线的温度不同,其中T1>T2。a→b为等温膨胀,内能不变,吸收的热量等于对外做的功。b→c为等容升温,气体不做功,吸收的热量等于内能的增加。c→a为等压压缩,放出的热量等于外界做的功与内能减少量之和。 (2)p-T图像中的等容线(如图乙所示):一定质量的理想气体的不同等容线的体积不同,其中V1>V2。a→b,b→c,c→a的状态变化及对应的传热、内能的变化同(1)中分析。 (3)V-T图像中的等压线(如图丙所示):一定质量的理想气体的不同等压线的压强不同,其中p1>p2。a→b为等温压缩,内能不变,外界做的功等于放出的热量;b→c为等压升温,吸收的热量等于内能增加量和对外做的功之和;c→a为等容降温,内能减少量等于放出的热量。 2.对气体某一过程的初、末状态,能够结合气体实验定律列出对应的方程式。 3.挖掘气体状态参量的变化过程中对应的做功、内能变化及传热情况,运用热力学第一定律ΔU=W+Q求出未知量。 「典例研习」 [例2]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图像如图所示。已知该气体在状态A时的热力学温度为450 K。 (1)求该气体在状态B时的热力学温度。 答案:(1)150 K (2)该气体从状态A经状态B到状态C全程是吸热还是放热 与外界交换的热量是多少 答案:(2)吸热 200 J 解析:(2)气体从状态B到状态C做等压变化,由盖-吕萨克定律有 解得TC=450 K,因为状态A和状态C温度相等,且一定质量理想气体的内能只与温度有关,所以在这个过程中ΔU=0, 由热力学第一定律ΔU=Q+W得Q=-W, 在整个过程中,气体由B到C过程对外做功,因此W=-pBΔV=-200 J, 即Q=-W=200 J,是正值,所以气体从状态A经状态B到状态C过程中是吸热,吸收的热量为Q=200 J。 检测·学习效果 1 2 3 4 1.(2022·重庆卷)2022年5月15日,我国自主 ... ...
