秘籍15 热力学定律、气体实验定律、气体图像、理想气体状态方程的综合应用-备战2024年高考物理抢分秘籍（新高考通用)

秘籍15 热力学定律、气体实验定律、气体图像、理想气体状态方程 一、热力学定律 1.热力学第一定律的特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，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，则W＝0，Q＝ΔU，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，则W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。 2.热力学第一、第二定律的比较 热力学第一定律 热力学第二定律 定律揭示的问题 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 自然界中出现的宏观过程是有方向性的 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 说明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 二、气体实验定律 两个重要的推论 （1）查理定律的推论:Δp=ΔT （2）盖-吕萨克定律的推论:ΔV=ΔT 三、理想气体的常见图像 1．一定质量的气体不同图像的比较 类别 特点(其中C为常量) 举例 p­V pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 p­ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 p­T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 V­T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 [注意]上表中各个常量“C”意义有所不同。可以根据pV＝nRT确定各个常量“C”的意义。 四、理想气体状态方程与气体实验定律的关系 【题型一】热力学定律 【典例1】（2024·北京丰台·一模）如图所示，一定质量的理想气体从状态A等压变化到状态B，下列说法正确的是（　　） A．气体一定吸收热量 B．分子的平均动能减小 C．气体的内能可能减少 D．单位体积内的分子数增加 【典例2】在下列叙述中，正确的是（　　） A．随着科技的发展，今后温度可以达到绝对零度 B．布朗运动就是液体分子的热运动 C．让一定质量的气体吸收热量，其内能可能减小 D．分子间的距离r存在某一值r0，此位置分子力为零。若r<r0时，减小分子间距，分子势能将减小 【典例3】①摩擦生热、②弹簧振子振动、③热传递和④气体自由膨胀，上述现象中能表明物理过程具有单向性的是（    ） A．①、②和③ B．②、③和④ C．①、②和④ D．①、③和④ 1．下列说法正确的是（    ） A．射线、射线和射线是三种波长不同的电磁波 B．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能和动能之和不守恒 C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先增大后减小 D．只要对物体进行不断的冷却，就可以把物体的温度降为绝对零度 2．斯特林发动机是独特的热机，它的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。该发动机工作中经过由两个等容过程和两个等温过程组成的可逆循环，被称之为斯特林循环。如图所示，一定质量的理想气体，依次经过A→B→C→D→A循环，对此气体下列说法正确的是（　　） A．A到B过程，气体放出热量 B．C到D过程，温度降低，每个气体分子运动速率都变小 C．D到A过程，气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数减少 D．经过如图所示的一个斯特林循环过程，气体从外界吸收热量 3．（2024·山东聊城·一模）下列说法正确的是（　　） A．某人搬家时将走时准确的摆钟从广州带到北京，摆钟走时变慢了 B．相同温度下液体中悬浮的花粉小颗粒越小，布朗运动越剧烈 C．热量自发地从低温物体传到高温物体是可以实现的 D．一定质量的理想气体保持压强不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面积上的分子数减少 【题型二】 气体实验定律 【典例1】（2024·河北唐山·一模）如图所示，上端封闭下端开口的玻璃管在外力F的作用下，静止在水中，管内封闭一定质量的理想气体。调整F的大小，使玻璃管缓慢向下移动一小段距离，下列说法正确的是（　　） A．气体的体积变大 B．外力F变小 C．管中水面与管外水面高度差不变 D．气体的压强变大 【典例2】（2024·四川南充·二模）如图甲为某种转椅的结构示意图，其升降部分由M、N两筒组成，两筒间密闭了一定质量的理想气体。图乙为气体分子速率分布曲线，初始时刻筒内气体所对应的曲线为b、人坐上椅子后M迅速向下滑动，设此过程筒内气体不与外界发生热交换，则此过程中（　　） A．密闭气体压强增大，分子平均动能增大 B．外界对气体做功，气体分子的密集程度保持不变 C．密闭气体内能增大，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数增加 D．密闭气体的分子速率分布曲线可能会变成