2018版高三物理一轮复习(课件,考情精解读 知识全通关 题型全突破 能力大提升) 专题16 热学 (共83张ppt)

目 录 Contents 考情精解读 考点1考点2 考法3 考法2考法1 考法4 方法1 A.考点全通关B.题型全突破C.能力大提升 方法2 考点3方法3 考情精解读 考纲解读 命题趋势 命题规律 考情精解读1 物理 专题十六 热学 1 考试大纲 01 01 分子动理论的基本观点和实验依据 阿伏加德罗常数 气体分子运动速率的统计分布 温度、内能 固体的微观结构、晶体和非晶体 液晶的微观结构 液体的表面张力现象 气体实验定律 考纲解读 命题趋势 命题规律 考情精解读2 物理 专题十六 热学 1 考试大纲 02 02 理想气体 饱和蒸气、未饱和蒸气、饱和蒸气压 相对湿度 热力学第一定律 能量守恒定律 热力学第二定律 单位制 实验:用油膜法估测分子的大小 考纲解读 命题趋势 命题规律 考情精解读3 物理 专题十六 热学 2 知识体系构建 03 03 考纲解读 命题规律 考情精解读4 命题趋势 物理 专题十六 热学 考点2016全国2015全国2014全国自主命题地区 分子动理论、内能 【60%】 全国 ,33(1),5分 全国 ,33(1),5分 全国,33,15 分 全国 ,33(1),5分 2016北京,20,6分 2016江苏,12A,12分 2015江苏,12A,12分 2015北京,13,6分 2014北京,13,6分 考纲解读 命题规律 考情精解读5 命题趋势 物理 专题十六 热学 固体、液体和气体 【50%】 全国 ,33(2),10分 全国 ,33(2),10分 全国 ,33(2),10分 全国,33,15 分 全国 ,33(2),10分 2016海南,15(2),8分 2016上海,30,10分 2015上海,9,3分 2014上海,10,3分 热力学定律与能量守 恒定律 【10%】 全国 ,33(1),5分 全国 ,33(2),10分 2016海南,15(1),4分 2014江苏,12A,12分 考纲解读 命题规律 考情精解读6 返回目录 1.热点预测 在新课标省区的高考中,对该部 分内容的考查只在选考题部分出现,考查的知 识不会面面俱到,重点考查分子动理论、阿伏 加德罗常数的应用、气体实验定律及热力学 第一定律等知识,分值为15分. 2.趋势分析 预计在2018年高考中,对本部 分内容的考查仍将以分子动理论、热力学定 律及气体状态方程的应用为主. 命题趋势 物理 专题十六 热学 考点全通关 考点全通关1考点1 分子动理论、内能 继续学习 物理 专题十六 热学 考点全通关2 (3)分子的大小 一般无机分子直径的数量级约为:10-10 m. 一般无机分子质量的数量级约为:10-26 kg. 测量方法:单分子油膜法. (4)阿伏加德罗常数:指1 mol的任何物质中含有相同的微粒个数,用符号NA表示, NA=6.021023 mol-1. 阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁. (5)常用物理量之间的相互关系 微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0. 宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度 . 物理 专题十六 热学 继续学习 考点全通关3 物理 专题十六 热学 继续学习 考点全通关4 物理 专题十六 热学 继续学习 (4)扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较 类别扩散现象布朗运动分子热运动 活动 主体 分子固体微小颗粒分子 区别 分子的运动,发 生在固体、液 体、气体等任 何两种物质之 间 微小颗粒的运动,是比 分子大得多的分子团的 运动,较大的颗粒不做 布朗运动,但它本身的 以及周围的分子仍在做 热运动 指分子的运动,分子无论大小都做热运动,热运 动不能通过光学显微镜直接观察到 考点全通关5 物理 专题十六 热学 继续学习 通关秘籍通关秘籍 扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生在固体、液体、气体等任何两种物质之 间.布朗运动不是固体分子的运动,也不是液体分子的运动,而是微小颗粒的运动,是液体分子无规 则运动的反映.布朗运动中的微粒很小,肉眼看不见,需用显微镜才能观察到. 观察裸眼可见光学显微镜电子显微镜或扫描隧道显微镜 共同 点 都是永不停息地无规则运动,都随温度的升高而变得更加激烈 联系布朗运动是由于微小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的,它是分子做无规则运 动的反映 考点全通关6 物理 专题十六 热学 继续学习 3.分子间的相互作用 分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大而 减小,随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快,如图所示. (1)当r=r0时,F引=F斥,F=0; (2)当rr0时,F引和F斥都随距离的增大而减小,但F引F斥,F表现为引力; (4)当r10r0(10-9 m)时,F引和F斥都已经十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力(F=0). 名师提醒名师提醒 分子间同时存在引力与斥力,分子力是二者合力的表现. 考点全通关7 物理 专题十六 热学 继续学习 二、内能 1.分子平均动能 (1)分子平均动能是指所有分子动能的平均值. (2) 温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子平均动能越大. 2.分子势能 分子势能是由分子间相对位置决定的势能,它随着物体体积的变化而变化,与 分子间距离的关系为: (1)当rr0时,分子力表现为引力,随着r的增大,分子引力做负功,分子势能增大; (2)当rT2T1. 等容线的理解 物理意义:p-T图像中,等容线是一条过原点的倾斜直线,体积越大,斜率越小,如上表相 关图中,V1V2.对于p-t图像,压强p与摄氏温度t是一次函数关系,不是简单的正比例关 系,等容线是一条经过(-273,0)和(0,p0)点的直线,如上表相关图中,纵轴的截距p0是0 时气体的压强.斜率越大,体积越小,如上表相关图中,V1V2. 物理 专题十六 热学 继续学习 考点全通关23 等压线的理解 等压线上每一点表示气体的一个状态.同一等压线上每一状态的压强相等.用 摄氏温标表示温度时,V-t图像中,等压线的斜率越小,压强越大,如上表相关图 中,p1p2;用热力学温标表示温度时,V-T图像中,等压线的斜率越小,压强越大, 如上表相关图中,p1p2. 4.理想气体的状态方程 (1)理想气体 宏观角度认为:理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体, 实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体. 微观角度认为:理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,分子本身没有体 积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间. 物理 专题十六 热学 继续学习 考点全通关24 物理 专题十六 热学 继续学习 考点全通关25 (2)饱和汽与未饱和汽:与液体处于动态平衡的蒸汽叫作饱和汽,而未达到饱和状 态的蒸汽叫作未饱和汽. 通关秘籍通关秘籍 在一定温度下,饱和汽的分子数密度是一定的;饱和汽的分子数密度随 温度的升高而增大. (3)饱和汽压与未饱和汽压:饱和汽所具有的压强叫作这种液体的饱和汽压,它随 温度的升高而增大,与液体的种类有关,与体积无关. 未饱和汽的压强小于饱和汽 压. 通关秘籍通关秘籍 饱和汽压只是指空气中这种液体蒸气的分气压,与其他气体的压强无 关.饱和汽压与温度和物质种类有关. 2.空气的湿度 (1)空气的绝对湿度:指空气中所含水蒸气的压强. 物理 专题十六 热学 继续学习 考点全通关26 物理 专题十六 热学 返回目录 考点全通关27 一、热力学第一定律 1.内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功 的和,这个关系叫作热力学第一定律. 2.表达式:W+Q=U. 3.符号法则 物理 专题十六 热学 继续学习 考点3 热力学定律和能量守恒定律 物理量 正、负值 功W热量Q内能的改变U +外界对物体做功物体从外界吸收热量物体的内能增加 -物体对外界做功物体向外界放出热量物体的内能减少 考点全通关28 4.三种特殊情况 (1)若过程是绝热的,则Q=0,W=U,外界对物体做的功等于物体内能的增加. (2)若过程中不做功,即W=0,则Q=U,物体吸收的热量等于物体内能的增加. (3)若过程的始末状态物体的内能不变,即U=0,则W+Q=0或W=-Q,外界对物体做 的功等于物体放出的热量. 通关秘籍通关秘籍 (1)应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统; (2)应用热力学第一定律计算时,要依照符号规则代入数据,对结果的正、负也同样 依照规则来解释其意义; (3)分析此类问题需要注意两点,“绝热”说明与外界没有热交换,气体向真空扩散时 对外不做功. 物理 专题十六 热学 继续学习 考点全通关29 物理 专题十六 热学 继续学习 二、热力学第二定律 1.两种表述 表述一(克劳修斯表述):热量不能自发地从低温物体传到高温物体热传递的方向 性. 表述二(开尔文表述):不可能从单一热源吸收热量,并把它全部用来做功,而不引起其他 变化.或表述为“第二类永动机是不可能制成的”机械能和内能转化过程的方向性. 2.对热力学第二定律的理解 (1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量. (2)“不引起其他变化”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境 不产生热力学方面的影响. 考点全通关30 3.热力学第一、第二定律的比较 物理 专题十六 热学 继续学习 热力学第一定律热力学第二定律 定律揭示的 问题 它从能量守恒的角度揭 示了功、热量和内能改 变量三者的定量关系 它指出自然界中一切与热现象有关的宏观自然过程都是 不可逆的 机械能和内 能的转化 当摩擦力做功时,机械能 可以全部转化为内能 内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能 热量的传递 热量可以从高温物体自 发传向低温物体 热量不能自发地从低温物体传向高温物体 两定律的关 系 在热力学中,两者既相互独立,又互为补充,共同构成了热力学知识的理论基础 考点全通关31 三、能量守恒定律 1.内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或 者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变. 2.理解及应用 (1)自然界中能量的存在形式:物体运动具有动能、分子运动具有分子动能、电荷具有 电能、原子核内部粒子的运动具有原子能等,可见,在自然界中不同的能量形式与不同 的运动形式相对应. (2)不同形式的能量之间可以相互转化,且这一转化过程是通过做功来完成的. (3)某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加,且减少量和增加量一定相等. (4)某个物体的能量减少,一定有其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等. 通关通关秘籍秘籍 在利用能量守恒定律解题时,要先搞清楚某过程中有几种形式的能在转化或 转移,分析初、末状态,确定E增、E减各为多少,再由E增=E减列式计算. 物理 专题十六 热学 继续学习 考点全通关32 物理 专题十六 热学 返回目录 四、永动机 第一类永动机第二类永动机 设计要求不需要任何动力或 燃料,却能不断地对 外做功的机器 从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产 生其他影响的机器 不可能制 成的原因 违背能量守恒定律不违背能量守恒,违背热力学第二定律 通关秘籍通关秘籍 能量守恒定律是自然界中普遍存在的规律,是无条件的.在能量守恒定 律的表述中只存在能量,不存在功. 题型全突破 考法1 如何理解内能 考法指导 一、如何理解分子力做功与分子势能间的关系? 分子力做正功,分子势能减少;分子力做负功,分子势能增加,且分子力做多少功,分子 势能就改变多少. 二、温度、内能、热量间有何关系? 温度、内能与热量是热学部分极易混淆的、又有着密切联系的几个概念,它们有不 同的物理意义. 物理 专题十六 热学 题型全突破1 继续学习 物理 专题十六 热学 题型全突破2 继续学习 物理量温度内能热量 含义 表示物体的冷热程度,是物 体内分子平均动能大小的 标志,它是大量分子热运动 的集体表现,对个别分子来 说,温度没有意义 物体内所有分子动 能和势能的总和,它 是由大量分子的热 运动和分子的相对 位置所决定的能 热传递过程中内能的改变量, 用来度量热传递过程中内能 转移的多少 物理 专题十六 热学 题型全突破3 继续学习 说明 不同种类的气体,如果温度相 同,则它们的分子的平均动能相 同;但由于它们的分子质量不 同,所以分子的平均速率不同. 分子热运动的平均动能与宏观 上物体的运动速度无关 内能多的物体温度未 必高,温度高的物体 内能也未必多 一个物体的内能多少是无法 测定的,而某过程中内能的转 移量是可以测量的,热量就是 用来衡量内能变化的物理量 关系 温度和内能是状态量,热量和功则是过程量.热传递的前提条件是存在温度差,传递的 是热量而不是温度,实质上是内能的转移 物理 专题十六 热学 题型全突破4 考法示例1 下列说法正确的是 ( ) A.对于一定量的理想气体,若气体的压强和体积都不变,其 内能也一定不变 B.一定质量0 水的分子势能比同质量0 冰的分子势能小 C.物体吸收热量后,内能一定增加 D.把物体缓慢举高时,物体的机械能增加,内能不变 思路分析 内能的定义决定因素影响分子势能的因素内能与机械能的区别. 继续学习 物理 专题十六 热学 题型全突破5 解析 一定质量的理想气体的内能仅决定于气体的温度,若气体的压强和体 积都不变,则其温度也不变,故内能不变,选项A正确;一定质量0 水放出热量 凝固成0 的冰,所以一定质量0 水的分子势能比同质量0 冰的分子势能 大,选项B错误;物体吸收热量后,若同时对外做功,内能不一定增加,选项C错误 ;缓慢举高物体,物体的重力势能增加,机械能增加,物体的体积、温度、质量 不变,内能不变,选项D正确. 答案 AD 继续学习 物理 专题十六 热学 题型全突破6 返回目录 突破攻略突破攻略 分析物体的内能问题的技巧 分析物体的内能问题应当明确以下四点: (1)内能是对物体的大量分子而言的,不存在某个分子内能的说法. (2)决定内能大小的因素为温度、体积、分子数,还与物态有关系. (3)通过做功或热传递可以改变物体的内能. (4)温度是分子平均动能的标志,相同温度的任何物体,分子的平均动能相同. 物理 专题十六 热学 题型全突破7 继续学习 考法2 用理想气体状态方程解题 考法指导 一、气体的图像类问题 1.气体的图像:气体的等温变化、等容变化和等压变化的规律,不仅可以用数学 表达式表示,也可以用图像表示.气体的图像通常分p-V图像、p-T图像和V-T图 像三种,无论哪一种图像,图像上的一“点”都表示气体的一个状态,一条线段都代 表气体的一种变化过程. 2.常见的气体图像问题:(1)识图、析图类;(2)绘图类;(3)图像应用类.例如,给定 V-T图像上几点,要求比较压强大小;给定p-T图像上的一段线段,要求确定同类 物理量的大小;不同图像间的转化. 物理 专题十六 热学 题型全突破8 继续学习 二、理想气体状态方程的应用和解题思路 物理 专题十六 热学 题型全突破9 考法示例2 如图所示,有两个不计质量不计厚度的活塞M、N将两部分理想气体A 、B封闭在绝热气缸内,温度均是27 .M活塞是导热的,N活塞是绝热的,均可沿气 缸无摩擦地滑动,已知活塞的横截面积均为S=2 cm2,初始时M活塞相对于底部的高 度为h1=27 cm,N活塞相对于底部的高度为h2=18 cm.现将一质量为m=1 kg的小物 体放在M活塞的上表面上,活塞下降.已知大气压强为p0=1.0105 Pa.(g=10 m/s2) (1)求下部分气体的压强多大; (2)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热,使下部分气体的温度变为127 ,求 稳定后活塞M、N距离底部的高度. 继续学习 物理 专题十六 热学 题型全突破10 继续学习 继续学习 物理 专题十六 热学 题型全突破11 物理 专题十六 热学 题型全突破12 继续学习 考法示例3 如图所示,一定质量的理想气体从状态A经B、C、D再回到A,问 AB、BC、CD、DA分别是什么过程?已知在状态A时体积为1 L,请把此图改 画为p-V图像. 思路分析 坐标轴意义等压、等容、等温变化在p-T图像中的特点等 压、等容、等温变化在p-V图像中的特点. 继续学习 物理 专题十六 热学 题型全突破13 突破攻略突破攻略 气体状态变化的图像的应用技巧 1.明确点、线的物理意义:求解气体状态变化的图像问题,应当明确图像上的 点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态,它对应着三个状态参量;图像上 的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程. 2.明确斜率的物理意义:在V-T图像(p-T图像)中,比较两个状态的压强(或体积) 大小,可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小,其规律是:斜率越大,压强 (或体积)越小;斜率越小,压强(或体积)越大. 物理 专题十六 热学 题型全突破14 返回目录 物理 专题十六 热学 题型全突破15 继续学习 考法3 热力学定律的应用 考法指导 一、热力学第一定律的应用 1.热力学第一定律与能量守恒定律:在与热现象有关的物理过程中,能的转化和守恒定 律的具体表现形式就是热力学第一定律.应用热力学第一定律时,首先要明确研究对 象是哪个物体或哪几个物体组成的系统;其次要正确理解公式的符号法则.外界对系 统做功,W为正值;系统对外界做功,W为负值.系统吸收热量,Q为正值;系统向外界放 热,Q为负值.系统内能增加,U为正值;系统内能减少,U为负值. 2.热力学第一定律与图像的综合应用:理想气体的状态变化过程,可以用p-V图像、p-T 图像、V-T图像中的点和线分别加以描述.要理解图像的物理意义,弄清楚横坐标和纵 坐标分别表示什么;看图像上的特殊点和走势,即坐标轴上的截距和曲线如何变化;弄 清图像的其他含义,如斜率的含义、横纵坐标的联系等.在此基础上分析状态变化,利 用图像判定气体是吸热还是放热,最后结合热力学第一定律解题. 继续学习 物理 专题十六 热学 题型全突破16 3.热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用:物体的内能包括分子势能和分 子动能,对于理想气体来说,不计分子之间的作用力,不考虑分子势能,只考虑分子动 能.在分析气体的能量问题时,通常要把气体实验定律和热力学第一定律及理想气 体状态方程结合起来分析.一定质量的理想气体状态发生变化的过程中,不仅满足 理想气体状态方程,而且满足能量守恒定律.具体地,满足热力学第一定律,即满足方 程U=W+Q. 二、热力学第二定律的应用 对于热力学第二定律,重点应抓住两种表述的等效性,抓住定律的实质,即自然界中 进行的涉及热现象的宏观过程均具有方向性.同时要明确,根据热力学第二定律,即 使符合能量守恒定律的过程,也未必都能发生,如扩散、热传递、摩擦生热等过程 均有不可逆性,这里的不可逆性是指要返回到初始状态,必须借助外界的帮助. 继续学习 物理 专题十六 热学 题型全突破17 考法示例4 景颇族的祖先发明的点火器如图所示,用牛角做套筒,木制推杆前端粘 着艾绒.猛推推杆,艾绒即可点燃.对筒内封闭的气体,在此压缩过程中( ) A.气体温度升高,压强不变 B.气体温度升高,压强变大 C.气体对外界做正功,气体内能增加 D.外界对气体做正功,气体内能减少 思路分析 牛角套筒牢固且导热性能差、保温性能好猛推推杆体积减小 压强变大外界对气体做正功内能增加气体温度升高. 解析 由于牛角套筒牢固且绝热,所以猛推推杆,密闭气体体积减小,压强增大,外 界压缩气体对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体的内能增加,温度升高.选 项B正确. 答案 B 物理 专题十六 热学 题型全突破18 返回目录 物理 专题十六 热学 题型全突破19 继续学习 考法指导 用油膜法估测分子的大小是将分子看成球形模型,将微观量测量转化为宏观量测 量.实验前要准确测出一滴油酸溶液中的纯油酸体积,实验后要尽可能准确地测出 油酸薄膜的面积.由于是用宏观量测微观量,因此在计算时需要估算,只要数量级符 合要求就可以. 在解答相关问题时,要注意实验中的注意事项及实验数据的处理方法,特别是“数 格子的方法”. 考法4 对油膜法估测分子大小实验的考查 物理 专题十六 热学 题型全突破20 继续学习 考法示例5 在“用单分子油膜法估测分子大小”的实验中,某同学的操作步骤 如下: 取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液; 在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积; 在盛水盘内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定; 在盛水盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测 量油膜的面积. 改正其中的错误: 物理 专题十六 热学 题型全突破21 返回目录 能力大提升 物理 专题十六 热学 能力大提升1 继续学习 方法1 计算气体压强的常用方法 气体压强的计算问题,可以转化为力学问题来进行处理,具体可以参考以下几种方法. 1.参考液面法 (1)主要依据是液体静力学知识 静止(或匀速)液面下深h处的压强为p=gh. 注意h是液体的竖直深度,不一定等于液柱的长度. 若静止(或匀速)液面与外界大气接触,则液面下深h处的压强为p=p0+gh,p0为外界 大气压强. 帕斯卡定律:加在密闭静止液体(或气体)上的压强能够大小不变地由液体(或气体) 向各个方向传递. 该定律适用于密闭静止的液体(或气体). 连通器原理:在连通器中,同一种液体(中间液体不间断)的同一水平面上的压 强是相等的. (2)计算压强的步骤 选取假想的一个液体薄片(其自重不计)为研究对象; 分析液片两侧受力情况,建立力的平衡方程,消去横截面积,得到薄片两侧的 压强平衡方程; 解方程,求得气体压强. 物理 专题十六 热学 能力大提升2 继续学习 【示例6】 如图(a)、图(b)所示,玻璃细管内密封有一定质量的气体,图中各 装置均处于静止状态.已知液体的密度为,大气压强为p0,求被密 封气体的压强. 解析 在图(a)中,以B液面为研究对象,有 pA+ghsin =pB=p0 解得pA=p0-ghsin 在图(b)中,以液面A为研究对象,由二力平衡得 pAS=(p0+gh1)S 解得pA=p0+gh1 答案 pA=p0-ghsin pA=p0+gh1 利用公式p=gh求压强时,一定要明确h是液体的深度(或液 柱的竖直高度). 物理 专题十六 热学 能力大提升3 继续学习 物理 专题十六 热学 能力大提升4 继续学习 物理 专题十六 热学 能力大提升5 继续学习 物理 专题十六 热学 能力大提升6 返回目录 分析变质量问题时,可以通过巧妙地选择合适的研究对象,使变质量问题转化为一 定质量的气体问题,然后利用理想气体状态方程求解. 1.充气问题 设想将充进容器内的气体用一个无形的弹性口袋收集起来,那么,当我们取容器和 口袋内的全部气体为研究对象时,这些气体的状态不管怎样变化,其质量总是不变 的.这样,我们就将变质量的问题转化成质量一定的问题了. 示例9 一个篮球的容积是2.5 L,用打气筒给篮球打气时,每次把105 Pa的空气打进 去125 cm3.如果在打气前篮球内的空气压强也是105 Pa,那么打30次以后篮球内的 空气压强是多少?(设打气过程中气体温度不变) 物理 专题十六 热学 能力大提升7 继续学习 方法2 变质量问题的求解方法 物理 专题十六 热学 能力大提升8 继续学习 突破攻略突破攻略 向球内充气是一个典型的变质量气体问题,只要选择球内原有气体和后 来打入的气体整体作为研究对象,就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为 定质量气体的状态变化问题. 2.抽气问题 在用抽气筒对容器抽气的过程中,对每一次抽气而言,气体质量发生变化,解决该类 变质量问题的方法与充气问题类似:假设把每次抽出的气体包含在气体变化的始末 状态中,即用等效法把变质量问题转化为恒定质量的问题. 物理 专题十六 热学 能力大提升9 继续学习 示例10 用容积为V的活塞式抽气机对容积为V0的容器中的气体抽气,如图所示.设 容器中原来的气体压强为p0,抽气过程中气体温度不变.求抽气机的活塞抽气n次后,容 器中剩余气体的压强pn为多少? 思路分析 活塞下压气体被抽出,对于所有气体而言相当于等温膨胀. 解析 当活塞下压时,阀门a关闭,b打开,抽气机气缸中V体积的气体排出,容器中气体 压强降为p1.活塞第二次上提(即抽第二次气),容器中气体压强降为p2.根据玻意耳定律, 对于第一次抽气,有p0V0=p1(V0+V) 物理 专题十六 热学 能力大提升10 继续学习 物理 专题十六 热学 能力大提升11 继续学习 3.灌气问题 将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题,分 析这类问题时,可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体作为一个整体来进行 研究,即可将变质量问题转化为定质量问题. 示例11 某容积为20 L的氧气瓶装有30 atm的氧气,现把氧气分装到容积为5 L的小 钢瓶中,使每个小钢瓶中氧气的压强为5 atm,若每个小钢瓶中原有氧气压强为1 atm, 问能分装多少瓶?(设分装过程中无漏气,且温度不变) 物理 专题十六 热学 能力大提升12 继续学习 物理 专题十六 热学 能力大提升13 解析 设最多能分装n个小钢瓶,并选取氧气瓶中的氧气和n个小钢瓶中的氧气整体 为研究对象.因为分装过程中温度不变,故遵循玻意耳定律. 分装前整体的状态: p1=30 atm,V1=20 L;p2=1 atm,V2=5n L 分装后整体的状态: p1=5 atm,V1=20 L;p2=5 atm,V2=5n L 根据玻意耳定律,有p1V1+p2V2=p1V1+p2V2 代入数据解得n=25(瓶). 点评点评 分装后,氧气瓶中剩余氧气的压强p1应大于或等于小钢瓶中氧气应达到的 压强p2,即p1p2,但通常取p1=p2.千万不能认为p1=0,因为通常情况下不可能将氧 气瓶中的氧气全