高中物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案第十三章熱學(xué)第2講　固體　液體和氣體

第2講固體液體和氣體見(jiàn)學(xué)生用書(shū)P194微知識(shí)1固體和液體1．晶體與非晶體(1)固體分為晶體和非晶體兩類(lèi)。晶體分單晶體和多晶體。(2)單晶體具有規(guī)則的幾何形狀，多晶體和非晶體沒(méi)有一定的幾何形狀；晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)。(3)單晶體具有各向異性，多晶體和非晶體具有各向同性。2．液體(1)液體的表面張力①概念：液體表面各部分間互相吸引的力。②作用：液體的表面張力使液面具有收縮到表面積最小的趨勢(shì)。③方向：表面張力跟液面相切，且跟這部分液面的分界線垂直。④大?。阂后w的溫度越高，表面張力越??；液體中溶有雜質(zhì)時(shí)，表面張力變??；液體的密度越大，表面張力越大。(2)液晶①液晶分子既保持排列有序而顯示各向異性，又可以自由移動(dòng)位置，保持了液體的流動(dòng)性。②液晶分子的位置無(wú)序使它像液體，排列有序使它像晶體。③液晶分子的排列從某個(gè)方向看比較整齊，而從另外一個(gè)方向看則是雜亂無(wú)章的。④液晶的物理性質(zhì)很容易在外界的影響下發(fā)生改變。(3)毛細(xì)現(xiàn)象浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象。3．飽和汽濕度(1)飽和汽與未飽和汽①飽和汽：與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽。②未飽和汽：沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽。(2)飽和汽壓①定義：飽和汽所具有的壓強(qiáng)。②特點(diǎn)：飽和汽壓隨溫度而變。溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無(wú)關(guān)。(3)濕度①定義：空氣的潮濕程度。②絕對(duì)濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)。③相對(duì)濕度：在某一溫度下，空氣中的水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓之比，即相對(duì)濕度(B)＝eq\f(水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)p1,同溫度水的飽和氣壓p2)×100%eq\o(\s\up17(),\s\do15(。))微知識(shí)2氣體1．氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)速率統(tǒng)計(jì)分布2．理想氣體(1)宏觀上講：理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體，實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體。(2)微觀上講：理想氣體的分子間除碰撞外無(wú)其他作用力，分子本身沒(méi)有體積，即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間。3．氣體的狀態(tài)參量(1)壓強(qiáng)；(2)體積；(3)溫度。4．氣體的壓強(qiáng)(1)產(chǎn)生原因：由于氣體分子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力。(2)大?。簹怏w的壓強(qiáng)在數(shù)值上等于氣體作用在單位面積上的壓力。公式p＝eq\f(F,S)。5．氣體實(shí)驗(yàn)定律(1)等溫變化——玻意耳定律①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比。②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)(2)等容變化——查理定律①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比。②公式：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)或eq\f(p,T)＝C(常量)。③推論式：Δp＝eq\f(p1,T1)·ΔT。(3)等壓變化——蓋－呂薩克定律①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比。②公式：eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)或eq\f(V,T)＝C(常量)。③推論式：ΔV＝eq\f(V1,T1)·ΔT。(4)理想氣體狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C(常量)。一、思維辨析(判斷正誤，正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。)1．單晶體和多晶體都具有各向異性的特征。(×)2．船浮于水面是由于液體的表面張力作用。(×)3．當(dāng)人們感覺(jué)潮濕時(shí)，空氣的絕對(duì)濕度一定較大。(×)4．氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的。(√)5．一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能完全由溫度來(lái)決定。(√)6．氣體的溫度升高壓強(qiáng)一定增大。(×)二、對(duì)點(diǎn)微練1．(固體的性質(zhì))如圖所示，曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強(qiáng)下的熔化過(guò)程，圖中橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示溫度T。從圖中可以確定的是()A．晶體和非晶體均存在固定的熔點(diǎn)T0B．曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài)C．曲線M的ab段、曲線N的ef段均表示固態(tài)D．曲線M的cd段、曲線N的fg段均表示液態(tài)解析晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體無(wú)固定的熔點(diǎn)。晶體在熔化過(guò)程中，是固液共存的，故B項(xiàng)正確。答案B2．(液體的性質(zhì))(多選)下列哪些現(xiàn)象中，表面張力起了作用()A．身體纖細(xì)的小蟲(chóng)在平靜的水面上自由活動(dòng)B．小船浮在水面上C．毛筆插入水中，筆毛散開(kāi)，拿出水面，筆毛合攏在一起D．打濕的鞋襪不容易脫下來(lái)答案ACD3．(氣體實(shí)驗(yàn)定律)某自行車(chē)輪胎的容積為V，里面已有壓強(qiáng)為p0的空氣，現(xiàn)在要使輪胎內(nèi)的氣壓增大到p，設(shè)充氣過(guò)程為等溫過(guò)程，空氣可看做理想氣體，輪胎容積保持不變，則還要向輪胎充入溫度相同、壓強(qiáng)也是p0的空氣的體積為()A.eq\f(p0,p)V B.eq\f(p,p0)VC.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,p0)－1))V D.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,p0)＋1))V解析設(shè)需充入體積為V′的空氣，以V、V′體積的空氣整體為研究對(duì)象，由理想氣體狀態(tài)方程有eq\f(p0V＋V′,T)＝eq\f(pV,T)，得V′＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,p0)－1))V。答案C4．(氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋)對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，下列敘述正確的是()A．如果體積減小，氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大B．如果壓強(qiáng)增大，氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)可能增大C．如果溫度升高，氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大D．如果分子密度增大，氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大解析氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的碰撞次數(shù)，是由單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子的平均速率共同決定的，選項(xiàng)A和D都是單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，但分子的平均速率如何變化卻不知道；選項(xiàng)C由溫度升高可知分子的平均速率增大，但單位體積內(nèi)的分子數(shù)如何變化未知，所以選項(xiàng)A、D、C都不能選。答案B見(jiàn)學(xué)生用書(shū)P195微考點(diǎn)1固體和液體的性質(zhì)核|心|微|講1．晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。(2)只要是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體。(3)只要是具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。2．液體表面張力(1)形成原因表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力。(2)表面特性表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜。(3)表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。(4)表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢(shì)，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形的表面積最小。(5)表面張力的大小跟邊界線的長(zhǎng)度、液體的種類(lèi)、溫度都有關(guān)系。典|例|微|探【例1】(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體B．固體可以分為晶體和非晶體兩類(lèi)，有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫wE．在熔化過(guò)程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變【解題導(dǎo)思】(1)晶體在某些物理性質(zhì)上一定是各向異性嗎？答：不一定，單晶體在某些物理性質(zhì)上具有各向異性的特點(diǎn)，但多晶體在物理性質(zhì)上是各向同性的。(2)晶體和非晶體在熔化過(guò)程中有何不同？答：晶體和非晶體在熔化過(guò)程中都要吸熱，但晶體在熔化過(guò)程中溫度保持不變，但非晶體在熔化過(guò)程中溫度發(fā)生變化。解析將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒仍是晶體，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；單晶體具有各向異性，有些單晶體沿不同方向上的光學(xué)性質(zhì)不同，故選項(xiàng)B正確；金剛石和石墨由同種元素構(gòu)成，但由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，故選項(xiàng)C正確；晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，如天然水晶是晶體，熔融過(guò)的水晶(即石英玻璃)是非晶體，也有些非晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為晶體，故選項(xiàng)D正確；晶體在熔化過(guò)程中，溫度不變，但內(nèi)能改變，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤。答案BCD(1)單晶體的各向異性是指晶體的某些物理性質(zhì)顯示各向異性。(2)不能從形狀上區(qū)分晶體與非晶體。(3)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。(4)液晶既不是晶體也不是液體。題|組|微|練1．(多選)關(guān)于晶體和非晶體，下列說(shuō)法正確的是()A．金剛石、食鹽、玻璃和水晶都是晶體B．晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的C．單晶體和多晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)D．單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的答案BC2．關(guān)于飽和汽和相對(duì)濕度，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．使未飽和汽變成飽和汽，可采用降低溫度的方法B．空氣的相對(duì)濕度越大，空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)越接近飽和汽壓C．密閉容器中裝有某種液體及其飽和蒸汽，若溫度升高，同時(shí)增大容器的容積，飽和汽壓可能會(huì)減小D．相對(duì)濕度過(guò)小時(shí)，人會(huì)感覺(jué)空氣干燥解析飽和汽壓是液體的一個(gè)重要性質(zhì)，它的大小取決于液體的本性和溫度，溫度越高，飽和氣壓越大，則使未飽和汽變成飽和汽，可采用降低溫度的方法，故A項(xiàng)正確；根據(jù)相對(duì)濕度的特點(diǎn)可知，空氣的相對(duì)濕度越大，空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，故項(xiàng)B正確；溫度升高，飽和氣壓增大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；相對(duì)濕度過(guò)小時(shí)，人會(huì)感覺(jué)空氣干燥，故D項(xiàng)正確。答案C微考點(diǎn)2氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體的狀態(tài)方程核|心|微|講1．氣體實(shí)驗(yàn)定律的比較2.理想氣體的狀態(tài)方程(1)狀態(tài)方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C。(2)應(yīng)用狀態(tài)方程解題的一般步驟①明確研究對(duì)象，即某一定質(zhì)量的理想氣體。②確定氣體在始、末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2。③由狀態(tài)方程列式求解。④討論結(jié)果的合理性。典|例|微|探【例2】(2017·全國(guó)卷Ⅰ)如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通，閥門(mén)K2位于細(xì)管的中部，A、B的頂部各有一閥門(mén)K1、K3；B中有一可自由滑動(dòng)的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略)。初始時(shí)，三個(gè)閥門(mén)均打開(kāi)，活塞在B的底部；關(guān)閉K2、K3，通過(guò)K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1。已知室溫為27℃(1)打開(kāi)K2，求穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng)。(2)接著打開(kāi)K3，求穩(wěn)定時(shí)活塞的位置。(3)再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20℃【解題導(dǎo)思】(1)打開(kāi)K2達(dá)到穩(wěn)定時(shí)活塞上方和下方的氣體壓強(qiáng)有何關(guān)系？答：由于不計(jì)活塞的質(zhì)量，所以打開(kāi)K2達(dá)到穩(wěn)定時(shí)兩部分氣體的壓強(qiáng)相等。(2)打開(kāi)K3，活塞上升還是下降？答：打開(kāi)K3，由于活塞上方氣體壓強(qiáng)減小，所以活塞要上升。解析(1)設(shè)打開(kāi)K2后，穩(wěn)定時(shí)活塞上方氣體的壓強(qiáng)為p1，體積為V1。依題意，被活塞分開(kāi)的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過(guò)程。由玻意耳定律得p0V＝p1V1，①(3p0)V＝p1(2V－V1)，②聯(lián)立①②式得V1＝eq\f(V,2)，③p1＝2p0。④(2)打開(kāi)K3后，由④式知，活塞必定上升。設(shè)在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2(V2≤2V)時(shí)，活塞下氣體壓強(qiáng)為p2，由玻意耳定律得(3p0)V＝p2V2，⑤由⑤式得p2＝eq\f(3V,V2)p0，⑥由⑥式知，打開(kāi)K3后活塞上升直到B的頂部為止；此時(shí)p2為p2′＝eq\f(3,2)p0。(3)設(shè)加熱后活塞下方氣體的壓強(qiáng)為p3，氣體溫度從T1＝300K升高到T2＝320K的等容過(guò)程中，由查理定律得eq\f(p2′,T1)＝eq\f(P3,T2)，⑦將有關(guān)數(shù)據(jù)代入⑦式得p3＝1.6p0。答案(1)eq\f(V,2)2p0(2)頂部(3)1.6p0題|組|微|練3．在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng)，兩壓強(qiáng)差Δp與氣泡半徑r之間的關(guān)系為Δp＝eq\f(2σ,r)，其中σ＝0.070N/m?，F(xiàn)讓水下10m處一半徑為0.50cm的氣泡緩慢上升。已知大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度大小g取10m/s2。(1)求在水下10m處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差。(2)忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時(shí)，求氣泡的半徑與其原來(lái)半徑之比的近似值。解析(1)當(dāng)氣泡在水下h＝10m處時(shí)，設(shè)其半徑為r1，氣泡內(nèi)外壓強(qiáng)差為Δp1，則Δp1＝eq\f(2σ,r1)，①代入題給數(shù)據(jù)得Δp1＝28Pa。②(2)設(shè)氣泡在水下10m處時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為p1，氣泡體積為V1；氣泡到達(dá)水面附近時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為p2，氣泡內(nèi)外壓強(qiáng)差為Δp2，其體積為V2，半徑為r2。氣泡上升過(guò)程中溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有p1V1＝p2V2，③由力學(xué)平衡條件有p1＝p0＋ρgh＋Δp1，④p2＝p0＋Δp2，⑤氣泡體積V1和V2分別為V1＝eq\f(4,3)πreq\o\al(3,1)，⑥V2＝eq\f(4,3)πreq\o\al(3,2)，⑦聯(lián)立③④⑤⑥⑦式得eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r1,r2)))3＝eq\f(p0＋Δp2,ρgh＋p0＋Δp1)。⑧由②式知，Δp?p0，故可略去⑧式中的Δpi項(xiàng)。i＝1、2，代入題給數(shù)據(jù)得eq\f(r2,r1)＝eq\r(3,2)≈1.3。答案(1)28Pa(2)1.34．如圖所示，一固定的豎直汽缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個(gè)活塞。已知大活塞的質(zhì)量m1＝2.50kg，橫截面積S1＝80.0cm2；小活塞的質(zhì)量m2＝1.50kg，橫截面積S2＝40.0cm2；兩活塞用剛性輕桿連接，間距保持l＝40.0cm；汽缸外大氣的壓強(qiáng)p＝1.00×105Pa，溫度T＝303K。初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距eq\f(l,2)，兩活塞間封閉氣體的溫度T1＝495K?，F(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移。忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度大小g取10m/s2。求：(1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，缸內(nèi)封閉氣體的溫度。(2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)。解析(1)設(shè)初始時(shí)氣體體積為V1，在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的體積為V2，溫度為T(mén)2。由題給條件得V1＝S2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(l－\f(l,2)))＋S1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,2)))，①V2＝S2l。在活塞緩慢下移的過(guò)程中，用p1表示缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，由力的平衡條件得S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p故缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變。由蓋－呂薩克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，④聯(lián)立①②④式并代入題給數(shù)據(jù)得T2＝330K。⑤(2)在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí)，被封閉氣體的壓強(qiáng)為p1。在此后與氣缸外大氣達(dá)到熱平衡的過(guò)程中，被封閉氣體的體積不變。設(shè)達(dá)到熱平衡時(shí)被封閉氣體的壓強(qiáng)為p′，由查理定律，有eq\f(p′,T)＝eq\f(p1,T2)，⑥聯(lián)立③⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)得p′＝1.01×105Pa。答案(1)330K(2)1.01×105Pa微考點(diǎn)3氣體狀態(tài)變化的圖象問(wèn)題核|心|微|講1．求解氣體狀態(tài)變化的圖象問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)明確圖象上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個(gè)平衡狀態(tài)，它對(duì)應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)參量；圖象上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程。2．在V－T圖象(或p－T圖象)中，比較兩個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)大小，可以比較這兩個(gè)狀態(tài)到原點(diǎn)連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強(qiáng)(或體積)越??；斜率越小，壓強(qiáng)(或體積)越大。典|例|微|探【例3】如圖甲是一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的V－T圖象。已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)是1.5×105Pa。(1)說(shuō)出A→B過(guò)程中壓強(qiáng)變化的情形，并根據(jù)圖象提供的信息，計(jì)算圖甲中TA的值。(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)系中，作出該氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的p－T圖象，并在圖線相應(yīng)位置上標(biāo)出字母A、B、C。如果需要計(jì)算才能確定的有關(guān)坐標(biāo)值，請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程?！窘忸}導(dǎo)思】從A經(jīng)B到C的過(guò)程中，氣體做怎樣的狀態(tài)變化？答：AB過(guò)程做等壓變化，BC過(guò)程做等容變化。解析(1)從題圖甲可以看出，A與B連線的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)，所以A→B是一個(gè)等壓變化，即pA＝pB。根據(jù)蓋－呂薩克定律可得eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，所以TA＝eq\f(VA,VB)TB＝eq\f(0.4,0.6)×300K＝200K。(2)由題圖甲可知，由B→C是等容變化，根據(jù)查理定律得eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)，所以pC＝eq\f(TC,TB)pB＝eq\f(400,300)pB＝eq\f(4,3)pB＝eq\f(4,3)×1.5×105Pa＝2.0×105Pa，則可畫(huà)出由狀態(tài)A→B→C的p－T圖象如圖所示。答案見(jiàn)解析題|組|微|練5．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體沿圖線從狀態(tài)a，經(jīng)狀態(tài)b變化到狀態(tài)c，在整個(gè)過(guò)程中，其體積()A．逐漸增大 B．逐漸減小C．先減小后增大 D．先增大后減小解析在整個(gè)過(guò)程中，氣體的溫度逐漸升高，壓強(qiáng)逐漸減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝c(常量)可知，其體積逐漸增大，選項(xiàng)A正確。答案A6．一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A，其體積V與溫度T的關(guān)系如圖所示。圖中TA、VA和TD為已知量。(1)從狀態(tài)A到B，氣體經(jīng)歷的是________(填“等溫”“等容”或“等壓”)過(guò)程。(2)從B到C的過(guò)程中，氣體的內(nèi)能________(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)從C到D的過(guò)程中，氣體對(duì)外________(填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”)，同時(shí)________(填“吸熱”或“放熱”)；(4)氣體在狀態(tài)D時(shí)的體積VD＝________。解析(1)由題圖可知，從狀態(tài)A到B，氣體體積不變，是等容變化。(2)從B到C溫度T不變，即分子平均動(dòng)能不變，對(duì)理想氣體來(lái)說(shuō)即內(nèi)能不變。(3)從C到D氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，W>0，所以氣體對(duì)外做負(fù)功，同時(shí)溫度降低，說(shuō)明內(nèi)能減小，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知?dú)怏w放熱。(4)從D到A是等壓變化，由eq\f(VA,TA)＝eq\f(VD,TD)得VD＝eq\f(TD,TA)VA。答案(1)等容(2)不變(3)做負(fù)功放熱(4)eq\f(TD,TA)VA見(jiàn)學(xué)生用書(shū)P197氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用素能培養(yǎng)基本思路：(1)選取研究對(duì)象研究對(duì)象可以是由兩個(gè)或多個(gè)物體組成的系統(tǒng)，也可以是全部氣體或部分氣體(狀態(tài)變化時(shí)質(zhì)量須保持不變)(2)兩類(lèi)分析①氣體實(shí)驗(yàn)定律：確定狀態(tài)變化前后的各物理量(p、V、T)及滿足的規(guī)律。②熱力學(xué)定律：做功情況、吸放熱情況和內(nèi)能變化情況經(jīng)典考題(2017·全國(guó)卷Ⅲ)(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過(guò)等容過(guò)程ab到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程bc到達(dá)狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過(guò)程ca回到狀態(tài)a。下列說(shuō)法正確的是()A．在過(guò)程ab中氣體的內(nèi)能增加B．在過(guò)程ca中外界對(duì)氣體做功C．在過(guò)程ab中氣體對(duì)外界做功D．在過(guò)程bc中氣體從外界吸收熱量E．在過(guò)程ca中氣體從外界吸收熱量解析在過(guò)程ab中，體積不變，外界不對(duì)氣體做功，氣體也不對(duì)外界做功，壓強(qiáng)增大，溫度升高，內(nèi)能增加，A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在過(guò)程ca中，氣體體積縮小，外界對(duì)氣體做功，壓強(qiáng)不變，溫度降低，故內(nèi)能減小，由熱力學(xué)第一定律可得氣體向外界放出熱量，B項(xiàng)正確，E項(xiàng)錯(cuò)誤；在過(guò)程bc中，溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對(duì)外界做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體要從外界吸收熱量，D項(xiàng)正確。答案ABD氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合問(wèn)題的處理方法(1)氣體實(shí)驗(yàn)定律的研究對(duì)象是一定質(zhì)量的理想氣體。(2)解決具體問(wèn)題時(shí)，分清氣體的變化過(guò)程是求解問(wèn)題的關(guān)鍵，根據(jù)不同的變化，找出與之相關(guān)的氣體狀態(tài)參量，利用相關(guān)規(guī)律解決。(3)對(duì)理想氣體，只要體積變化，外界對(duì)氣體(或氣體對(duì)外界)要做功，如果是等壓變化，W＝pΔV；只要溫度發(fā)生變化，其內(nèi)能就發(fā)生變化。(4)結(jié)合熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q求解問(wèn)題。對(duì)法對(duì)題1．(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開(kāi)始，經(jīng)歷等溫或等壓過(guò)程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p－T圖象如圖所示，其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)O。下列判斷正確的是()A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能C．在過(guò)程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功D．在過(guò)程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功E．在過(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功解析(1)由eq\f(pV,T)＝c可知，p－T圖象中過(guò)原點(diǎn)的一條傾斜的直線是等容線，A項(xiàng)正確；氣體從狀態(tài)c到狀態(tài)d的過(guò)程溫度不變，內(nèi)能不變，從狀態(tài)d到狀態(tài)a的過(guò)程溫度升高，內(nèi)能增加，B項(xiàng)正確；由于過(guò)程cd中氣體的內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體向外放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在過(guò)程da中氣體內(nèi)能增加，氣體從外界吸收的熱量大于氣體對(duì)外界做的功，D項(xiàng)錯(cuò)誤；過(guò)程bc中，外界對(duì)氣體做的功Wbc＝pb(Vb－Vc)＝pbVb－pcVc，過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功Wda＝pd(Va－Vd)＝paVa－pdVd，由于pbVb＝paVa，pcVc＝pdVd，因此過(guò)程bc中外界對(duì)氣體做的功與過(guò)程da中氣體對(duì)外界做的功相等，E項(xiàng)正確。答案ABE2.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，壓強(qiáng)隨體積變化的關(guān)系如圖所示。氣體在狀態(tài)A時(shí)的內(nèi)能________(填“大于”“小于”或“等于”)狀態(tài)B時(shí)的內(nèi)能；由A變化到B，氣體對(duì)外界做功的大小________(填“大于”“小于”或“等于”)氣體從外界吸收的熱量。解析由圖象可知，氣體在AB兩態(tài)的PV乘積相等，故在AB兩態(tài)的溫度相同，即兩態(tài)的內(nèi)能相同；由A變化到B，因氣體的內(nèi)能不變，故根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體對(duì)外界做功的大小等于氣體從外界吸收的熱量。答案等于等于見(jiàn)學(xué)生用書(shū)P1981．(2017·全國(guó)卷Ⅰ)(多選)氧氣分子在0℃和100A．圖中兩條曲線下面積相等B．圖中虛線對(duì)應(yīng)于氧氣分子平均動(dòng)能較小的情形C．圖中實(shí)線對(duì)應(yīng)于氧氣分子在100℃D．圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E．與0℃時(shí)相比，100℃時(shí)氧氣分子速率出現(xiàn)在0～解析溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高分子的平均動(dòng)能增加，不同溫度下相同速率的分