2023届高考物理二轮复习讲义：变质量问题 热力学定律

一、理想气体状态方程的变质量问题 分析气体的变质量问题时，可以通过巧妙选择合适的研究对象，将变质量转化为定质量问题，然后用气体实验定律或理想气体状态方程求解. 1.打气问题 向球或轮胎中充气是一个典型的气体变质量的问题.只要选择球或轮胎内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可以把充气过程中的变质量气体问题转化为定质量气体的状态变化问题. 2.抽气问题 从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题.分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程可看作是膨胀的过程. 3、规律 已知理想气体状态方程PV=nRT (n是物质的量，R是气体常量) 把压强、体积、温度分别为p1、V1、T1，p2、V2、T2…的几部分理想气体进行混合，混合后的气体压强、体积、温度为p、V、T。有理想气体状态方程得：P1V1=n1RT1、 P2V2=n2RT2 PV=nRT， 由质量守恒可知，混合后的总摩尔数为n＝n1＋n2＋……得 ++……= 当理想气体发生状态变化时，如伴随有气体的迁移 分类、混合等各种情况 使用分态式会显得特别方便. 2、 热力学定律综合问题 （一）、热力学第一定律 1．改变物体内能的两种方式 (1)做功； (2)热传递。 2．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。 (2)表达式：ΔU＝Q＋W。 (3)ΔU＝Q＋W中正、负号法则 （二）、热力学第二定律 1．热力学第二定律的二种表述 (1)克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 (2)开尔文表述:不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。或表述为“第二类永动机是不可能制成的。” 2．热力学第二定律的微观意义:一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 （三）、能量守恒定律 1．能量守恒定律的内容：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．条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。例如，机械能守恒定律具有适用条件，而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守的基本规律。 3．两类永动机 (1)第一类永动机：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器。 违背能量守恒定律，因此不可能实现。 (2)第二类永动机：从单一热库吸收热量并把它全部用来对外做功，而不产生其他影响的机器。 违背热力学第二定律，不可能实现 理想气体状态方程的变质量问题 热力学定律 班级 姓名 博盛中学高三物理二轮复习（3） 理想气体状态方程的变质量问题 热力学定律 1 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 1、在室内，将装有5 atm的6 L气体的容器阀门打开后，从容器中逸出的气体相当于(设气体从阀门逸出过程温度不变，室内大气压强p0＝1 atm)(　　) A. 5 atm,3 L B. 1 atm,24 L C. 5 atm,2.4 L D. 1 atm,30 L 【答案】B 【解析】当气体从阀门逸出时，温度不变，所以p1V1＝p2V2，当p2＝1 atm时，得V2＝30 L，逸出气体的体积为30 L－6 L＝24 L，故D错误，B正确；据p2(V2－V1)＝p1V1′得V1′＝4.8 L，所以逸出的气体相当于5 atm下的4.8 L，故A、C错误． 2、(2021·抚州市黎川县校级期末)一只轮胎的容积V＝10 L，已装有p1＝1 atm的空气，现用打气筒给它打气．已知打气筒的容积V0＝1 L，设打气过程中轮胎的容积及气体温度都保持不变，大气压p0＝1 atm，要使胎内气体的压强达到p2＝2 atm，应打气(　　) A. 10次 B. 12次 C. 15次 D. 20次 【答案】A 【解析】设至少需要打n次气，气体初态的体积V1＝V＋nV0＝(10＋n) L，压强p1＝1 atm， 气体末态的体积V2＝V＝10 L，压强p2＝2 atm， 气体温度不变，根据玻意耳定律得：p1V1＝p2V2， 代入数据解得：n＝10次，故A正确，B、C、D错误． 3、(2021·福州市仓山区校级期中)容积为20 L的钢瓶充满氧气后，压强为130 atm，打开钢瓶的阀门让氧气同时分装到容积为5 L的小瓶中，若小瓶原来是抽空的，小瓶中充气后压强为10 atm，分装过程中无漏气，且温度不变，那么最多能分装(　　) A. 4瓶 B. 48瓶 C. 56瓶 D. 60瓶 【答案】B 【解析】以原钢瓶内的气体为研究对象，分