第七板块 专题十七 命题点（二）热力学第一定律与气体实验定律的结合（课件PPT）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（老教材）

命题点(二)　热力学第一定律与气 体实验定律的结合 [典例]　(2023·内江高三调研)如图所示，向一 个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管， 接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略)。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是358 cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2 cm2，吸管的有效长度为20 cm，当温度为300 K时，油柱离管口10 cm。已知大气压强为105 Pa。(结果保留到小数点后一位) (1)这个气温计的刻度是否均匀； (2)这个气温计的最大测量值是多少； (3)已知气温计的温度从300 K缓慢上升到最大值的过程中，气体从外界吸收了0.7 J的热量，则此过程中气体内能增加了多少？ (3)气温计的温度从300 K缓慢上升到最大值的过程中，气体对外做功W＝p·ΔV＝105×0.1×0.2×10－4 J＝0.2 J 由热力学第一定律知ΔU＝Q－W＝0.5 J。 [答案]　(1)均匀　(2)301.7 K　(3)0.5 J 1．气体实验定律及选取原则 (1)三大实验定律 [深化提能] (2)选取原则：理想气体在质量一定的情况下，p、V、T中有一个量不发生变化，则选取对应的实验定律列方程求解。 2．应用热力学第一定律分析理想气体内能相关问题 (1)做功情况看体积 体积V减小→外界对气体做功→W＞0； 体积V增大→气体对外界做功→W＜0； 无阻碍地自由膨胀→W＝0。 (2)内能变化看温度 温度T升高→内能增加→ΔU＞0； 温度T降低→内能减少→ΔU＜0。 (3)吸热还是放热，一般题目中会告知，或由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，知道W和ΔU后确定Q。 [考法全训] 1．(2023·全国乙卷)(多选)对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是(　 ) A．等温增压后再等温膨胀 B．等压膨胀后再等温压缩 C．等容减压后再等压膨胀 D．等容增压后再等压压缩 E．等容增压后再等温膨胀 答案：ACD 解析：对于一定量的理想气体，内能由温度决定，等温增压和等温膨胀过程温度均保持不变，故内能不变，故A正确； 根据理想气体状态方程可知，等容减压过程温度降低，内能减小，等压膨胀过程温度升高，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故C正确； 根据理想气体状态方程可知，等容增压过程温度升高，等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故D正确； 根据理想气体状态方程可知，等容增压过程温度升高，等温膨胀过程温度不变，故末状态的内能大于初状态的内能，故E错误。 2．(2022·全国甲卷)(多选)一定量理想气体从状态a变化到状态b，其过程如p -T图上从a到b的线段所示。在此过程中(　 ) A．气体一直对外做功 B．气体的内能一直增加 C．气体一直从外界吸热 D．气体吸收的热量等于其对外做的功 E．气体吸收的热量等于其内能的增加量 因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，B正确； 因W＝0，ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，C、E正确，D错误。 答案：BCE　 3.(2023·新课标卷)(多选)如图，一封闭着理想气 体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两 绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后(　 ) A．h中的气体内能增加 B．f与g中的气体温度相等 C．f与h中的气体温度相等 D．f与h中的气体压强相等 答案：AD　 [解析]　(1)封闭气体做等压变化，根据＝＝可知，温度与气体在细管中的长度成线性关系，可知气温计的刻度是均匀的。 (2)封闭气体做等压变化，当油柱到达吸管的最外端时，气体的温度最高，由盖—吕萨克定律知＝ 可得T2＝T1＝×300≈301.7 K。 (答案为28.5 ℃～28.7 ℃也算正确) 根据理想气体状态方程＝C，可知等压膨胀后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状态与初始状态相比内能增加，故B错误； 解析：因从a到b的p-T图像过原点，由＝C可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，A错误； 解析：当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程＝C，可知f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，则弹簧被压缩，与此同时弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动右边活塞，故活塞对h中的气体做正功，因为是绝热过程，由热力学第一定律可知，h中的气体内能增加，A正确； 未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时