《新步步高》2015-2016学年高二物理教科版选修3-3模块要点回眸：第20点 热力学定律与气体实验定律的结合 WORD版含解析.docx

1、第20点热力学定律与气体实验定律的结合热力学第一定律与气体实验定律的结合量是气体的体积和温度，当温度变化时，气体的内能变化；当体积变化时，气体将伴随着做功.解题时要掌握气体变化过程的特点：1.等温过程：内能不变U0.2.等容过程：W0.3.绝热过程：Q0.对点例题如图1所示，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体.p0和T0分别为大气的压强和温度.已知：气体内能U与温度T的关系为UaT，a为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的.求：图1(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；(2)在活塞下降过程中

2、，汽缸内气体放出的热量Q.解题指导(1)在气体由压强p1.2p0下降到p0的过程中，气体体积不变，温度由T2.4T0变为T1，由查理定律得在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，由盖吕萨克定律得解得V1V(2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为Wp0(VV1)在这一过程中，气体内能的减少量为Ua(T1T0)由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为QWU解得Qp0VaT0答案(1)V(2)p0VaT0规律总结气体实验定律与热力学定律的综合问题的解题思路：1.气体实验定律的研究对象是一定质量的理想气体.2.分清气体的变化过程是求解问题的关键.3.理想气体体积变化对应

3、着做功；温度变化，内能一定变化.4.结合热力学第一定律求解.如图2所示，横截面积S10 cm2的活塞，将一定质量的理想气体封闭在竖直放置的圆柱形导热气缸内，开始活塞与气缸底部距离H30 cm.在活塞上放一重物，待整个系统稳定后.测得活塞与气缸底部距离变为h25 cm.已知外界大气压强始终为p01105 Pa，不计活塞质量及其与气缸之间的摩擦，取g10 m/s2.求：图2(1)所放重物的质量；(2)在此过程中被封闭气体与外界交换的热量.答案(1)2 kg(2)放出6 J热量解析(1)封闭气体发生等温变化气体初状态的压强为p11105Pa气体末状态的压强为p2p0根据玻意耳定律得p1HSp2hS联立式解得：m2 kg(2)外界对气体做功W(p0Smg)(Hh)根据热力学第一定律知UWQ0联立式解得Q6 J即放出6 J热量.