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课件网) 单元整合 一、热力学第一定律与图像的综合应用 1.四种图像的比较 2.分析技巧 利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系,然后利用热力学第一定律分析内能的增量(ΔU)与外界对物体做功(W)和物体从外界吸收热量(Q)之间的关系,即ΔU=W+Q。 例1 (2020山东济南二模)一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其p-V图像如图所示,已知气体在状态a的压强为p0、体积为V0、温度为T0,气体在状态b的温度Tb=1.5T0,气体在状态c的温度Tc=T0。 (1)求气体在状态b时的体积; (2)分析说明气体由状态c到状态a是吸热还是放热,并求出吸收或放出的热量。 解析(1)从a到b,气体做等压变化, 初态:Va=V0,Ta=T0 末态:Vb待求,Tb=1.5T0 (2)由于a、c状态的温度相同,故内能相同,从c到a,体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体放热 从b到c气体做等容变化,初态:pb=p0,Tb=1.5T0 末态:pc待求,Tc=T0 答案(1)1.5V0 (2)见解析 例2 (2020四川宜宾模拟)一定质量的理想气体经过如图所示的变化过程:A→B→C。已知气体在初始A状态的压强为p0,体积为V0,温度为T0,BA连线的延长线经过坐标原点,A→B过程中,气体从外界吸收热量为Q,B状态温度为T。试求: (1)气体在B状态时的体积和在C状态时的压强; (2)气体从A→B→C整个过程中内能的变化量。 二、热力学第一定律与气体实验定律的综合应用 解题基本思路 例3 (2020山东泰安四模)如图所示,在竖直放置的导热性能良好的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体,活塞能无摩擦地滑动,容器的横截面积为S,整个装置放在大气压为p0的室内,稳定时活塞与容器底的距离为h0,现把容器移至大气压仍为p0的室外,活塞缓慢上升d后再次平衡,重力加速度大小为g。若此过程中气体吸收的热量为Q,则密闭气体的内能( ) A.减少了Q-(mg+p0S)d B.减少了Q+(mg+p0S)d C.增加了Q-(mg+p0S)d D.增加了Q+(mg+p0S)d 移至室外,活塞上升的过程中,密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功,所以外界对系统做的功 W=-(mg+p0S)d 根据热力学第一定律得密闭气体的内能增加了 ΔU=Q+W=Q-(mg+p0S)d,故C正确,A、B、D错误。 答案C 例4 (2020河北邯郸二模)如图所示,两端开口内壁光滑的导热汽缸竖直固定放置,质量分别为m和2m的两个活塞A、B由长度为2L的轻杆相连,两活塞的横截面积分别为S和2S,活塞间封闭有一定质量的理想气体。开始时,活塞B距离较细汽缸底端为L,整个装置处于静止状态。此时大气压强为p0= ,汽缸周围温度为127 ℃,现在活塞A上部缓慢倒入细沙,直到活塞A恰好位于较细汽缸底部。 (1)求加入细沙的质量; (2)保持细沙质量不变,再缓慢降低气体温度,使活塞回到原来位置,封闭气体的内能减少了ΔU,求此时封闭气体的温度及此过程中气体放出的热量。 解析(1)设初始状态封闭气体的压强为p1,由平衡条件可得p0S+p1·2S+3mg=p0·2S+p1S 设活塞A到达汽缸底部时封闭气体的压强为p2、加入细沙的质量为m0,由平衡条件得p0S+p2·2S+3mg+m0g=p0·2S+p2S 根据玻意耳定律得p1(LS+2LS)=p2·2L·2S 联立解得第三章测评 (时间:60分钟 满分:100分) 一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求) 1.(2020江苏扬州模拟)关于内能,下列说法正确的是 ( ) A.物体的内能包括物体运动的动能 B.0 ℃的水结成冰的过程中温度不变,内能减小 C.提起重物,因为提力做正功,所以物体内能增大 D.摩擦冰块使其融化是采用热传递的方式改变物体的内能 解析内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和,不包括物体运动的动能,故A错误;0 ℃的水结成冰的过程中温度不变,但放出热量,内能减小,B ... ...
