第十四章 [应用拓展·素养提升14] 热现象在生产、生活、科技中的应用-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

分析求解物理问题所涉及的知识和方法较多，重要的是在学习和训练中，注重培养体现物理学科特点的思维品质，对必备的物理知识，包括基本概念和基本规律必须深化理解，处理实际物理问题时，要注意培养独立思考能力，特别是推理能力和分析综合能力．面对以核心素养为立意的高考命题趋势，切实做到“落实基础性、注重综合性、重视应用性、突出创新性．” 热力学定律在生产、生活、科技中的应用 [典例1]　(疫情防控)为抗击新型冠状病毒肺炎疫情，防止病毒蔓延，每天都要用喷雾剂(装一定配比的84消毒液)对教室进行全面喷洒．如图是某喷水壶示意图．未喷水时阀门K闭合，压下压杆A可向壶内储气室充气；多次充气后按下按柄B打开阀门K，水会自动经导管从喷嘴处喷出．储气室内气体可视为理想气体，充气和喷水过程温度保持不变，则(　　) A．充气过程中，储气室内气体内能不变 B．充气过程中，储气室内气体分子平均动能增大 C．喷水过程中，储气室内气体吸热 D．喷水过程中，储气室内气体压强不变 解析：C　[充气过程中，储气室内气体质量增大，温度不变，平均动能不变，但内能增大，故A、B错误；喷水过程中，液面下降，储气室内气体体积增大，但温度不变，故压强减小，气体对外做功，由热力学第一定律知储气室内气体吸热，故C正确，D错误．] [典例2]　(气闸舱)2022年11月17日，神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲圆满完成了出舱活动期间的全部既定任务．已知飞船在航天员出舱前要“减压”，在航天员从太空返回进入飞船时要“升压”，因此将此设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”．气闸舱的原理如图所示．座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空．航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡．假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中(　　) A．气体膨胀做功，内能减小 B．气体向外界放出热量 C．气体分子对A舱壁的压强减小 D．一段时间后．B内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态 解析：C　[系统温度不变，则理想气体的温度不变，内能不变，气体自由扩散，没有对外做功，根据ΔU＝W＋Q可知，整个系统与外界没有热交换，故A、B错误；气体温度不变，则分子热运动的剧烈程度不变，体积增大，则分子的密集程度变小，故压强减小，C正确；根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，B内气体的密度也不可能自发地恢复到原来真空状态，故D错误．] 气体实验定律在生产、生活、科技中的应用 [典例3]　(农业生产)如图所示为喷洒农药用的某种喷雾器、其药液桶的总容积为15 L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2 L，打气筒活塞每次可以打进1 atm、150 cm3的空气，忽略打气和喷药过程气体温度的变化．求： (1)若要使气体压强增大到2.5 atm，应打气多少次？ (2)如果压强达到2.5 atm时停止打气，并开始向外喷药，那么当喷雾器不能再向外喷药时，桶内剩下的药液还有多少升？ 解析：(1)设应打气n次，初态为： p1＝1 atm， V1＝150 cm3·n＋2 L＝0.15n L＋2 L 末态为：p2＝2.5 atm，V2＝2 L 根据玻意耳定律得： p1V1＝p2V2 解得：n＝20. (2)由题意可知：p2′＝1 atm 根据玻意耳定律得：p2V2＝p2′V2′ 代入数据解得：V2′＝5 L 剩下的药液为：V＝15 L－5 L＝10 L. 答案：(1)20次　(2)10 L [典例4]　(安全防护)安全气囊一般由传感器、电控单元、气体发生器、气囊、续流器等组成，通常气体发生器和气囊等做在一起构成气囊模块传感器感受汽车碰撞强度，并将感受到的信号传送到控制器，控制器接收传感器的信号并进行处理，当它判断有必要打开气囊时，立即发出点火信号以触发气体发生器，气体发生器接收到点火信号后，迅速点火并产生大量气体给气囊充气．假设产生的气体都是N2，充满气囊时的压强大约为1.2×105 Pa，体积大约60 L，温度大约为27 ℃，试求： (1)如果车内温度为37 ℃，当气囊温度与车内温度相同时，压强多大？(气囊的缩胀不计) (2)氮气的摩尔质量为28 g/mol，试计算气囊内氮气的质量．(一个标准大气压等于1.0×105 Pa) (注意：标准下，理想气体的摩尔体积为22.4 L/mol) 解析：(1)由＝ 可得p2＝p1＝×1.2×105 Pa＝1.24×105 Pa (2)氮气在标况下(一个大气压，0 ℃时)的体积为V，由理想气体状态方程＝可得， ＝V V＝65.52 L 所以摩尔数n＝mol＝2.925 mol 所以氮气的质量为m＝2.925×28 g＝81.9 g 答案：(1)1.24×105 Pa