气体图像有关综合问题

气体图像有关综合问题气体图像有关综合问题气体图像有关综合问题资料仅供参考文件编号：2022年4月气体图像有关综合问题版本号：A修改号：1页次：1.0审核：批准:发布日期：与气体图像有关的综合问题一定质量的理想气体状态变化时，可以用图像表示气体状态的变化过程。应用图像解题，形象、直观、思路清晰，既能达到化难为易的目的，又能训练学生灵活多变的思维能力。利用图像比较气体的状态例1一定质量的理想气体，由状态A沿直线变化到状态C，如图1所示，则气体在A、B、C三个状态中的温度之比为（）:1:1:2:3:4:3:3:4图1解析：由图线可知PAVA=PCVC，则TA=TC，又，则，所以A、B、C三态的温度之比TA:TB:TC=3:4:3，故选C。图1例2一定质量的理想气体的p-t图像如图2所示，在气体由状态A变化到状态B的过程中，体积变化情况为（）A.一定不变B.一定减小C.一定增大D.不能判定怎样变化图2解析：因一定质量理想气体的等容线在p-t图上为过原点的直线，且图线斜率与气体体积成反比；而在p-t图上应为过t轴上-273的直线，本题图无法确定BA的延长线与t轴的交点坐标，因而无法比较t轴上-273的点分别与A、B两点连线的斜率大小，也就无法比较A、B两状态体积的大小，故应选D。图2利用图像判断气体状态变化过程例3一定质量的理想气体，温度经过不同状态变化回到初始状态温度，可能的过程是：A.先等压膨胀，后等容降压B.先等压压缩，后等容降压C.先等容升压，后等压膨胀D.先等容降压，后等压膨胀图3解析：作出P-V图像，设气体初状态为Q，作过Q的等温线，根据4个选项所述过程，分别画出气体状态变化图线A、B、C、D，如图3所示，可知AD为正确选项。图3利用图像和能的转化和守恒定律判断气体做功、热传递及气体内能的变化一定质量的理想气体沿图4所示箭头方向发生状态变化，则下列说法正确的是：过程放热，内能减少过程吸收的热量多于做功值过程内能一直不变图4D.完成一个循环过程，气体放出热量图4解析：由图可知，ab过程为等容降压过程，由查理定律知气体温度降低，内能减少，因无做功情况，故减少的内能以热量的形式放出。Bc过程为等压膨胀过程，由盖吕萨克定律知气体升温，内能增加；又气体膨胀过程中对外做功（做功数值等于线段bc下矩形的“面积”），由能的转化守恒定律知，吸收的热量一部分用于增加内能，一部分用于对外做功。Ca两态pV值相等，在同一等温线（双曲线）上，故知Tc=Ta，Ea=Ec，但由于ac上各点不在同一等温线上，由例1讨论可知ca过程中内能先增大后减小；又ca过程气体体积减小，外界对气体做功（其数值即为图中梯形的“面积”）。对于从任一状态开始的一个循环过程中，内能变化量ΔE都为零，但外界对气体做的净功值都等于Δabc的面积，故应向外放热。综合上面讨论，可知正确答案为ABD。图像与规律的转换通过对物理图像的分析，根据图像提供的物理信息，我们可以将图像反映的物理过程“还原”成数学公式，而达到快捷、准确的解题目的。例5图5表示某种气体的压强与温度的关系。图中P0为标准大气压，气体在B状态时的体积是。图5解析：根据AP0的延长线过-273这一点，可知P0A是等容过程，所以有VA=V0（V0为气体在标准状态下的体积，V0=5=）。又识别出AB为气体的等压过程，从而列出等压方程：；图5图像与图像之间的转换理想气体状态变化的过程，可以用不同的图像描述，已知某个图像，可以根据这一图像转换成另一图像。如由P-V图像变成P-T图像或V-T图像。例6使一定质量的理想气体按图6中箭头所示的顺序变化，图中BC是一段以纵轴和横轴为渐近线的双曲线。（1）已知气体在状态A的温度TA=300K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少。（2）将上述状态变化过程在V-T中用图线表示出来（图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向）。说明每段图线各表示什么过程。图6解析：由P-V图可直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下的压强和体积为VA=10L，PA=4atm，PB=4atm，PC=2atm，PD=2atm，VC=40L，VD=20L。图6（1）根据气态方程可得（2）由状态B到状态C为等温变化，由玻