内容正文:
第2课时 热学:公式的“速配”训练
一、核心任务
根据题眼快速匹配气体实验定律或热力学第一定律。
二、今日菜篮子
热力学第一定律(ΔU=Q+W,内能变化由做功和热传递共同决定)、气体实验三定律(玻意耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律,各有限定条件)、理想气体状态方程(pV/T=C)。
三、三步破题流程
圈题眼:圈过程词——“绝热”(Q=0)、“等温”(T不变)、“等容”(V不变)、“等压”(P不变)、“缓慢加热”(一般指等压过程)、“猛推”(绝热压缩过程,Q=0且W>0)。
建模型:通过画活塞受力图、明确初末状态的p, V, T,直观化问题。
定依据:热力学第一定律(判断Q,W正负)、气体实验定律(建立状态参量等式)。
四、任务清单
易错辨析:同桌互相提问:“看到‘绝热容器’想到什么公式?”“看到‘缓慢加热且活塞可动’想到什么过程?”
理解题干中的关键隐含信息:
“理想气体”→不计分子力,分子势能为零。 “绝热容器”→*Q=0*。
“缓慢”在热学中常表示等温过程。 “迅速”常表示绝热过程。
易错点
正确依据
检验
1
混淆“温度”和“内能”
温度是分子平均动能的标志。
内能包括所有分子动能和分子势能,由温度、体积、物质的量共同决定
—
2
混淆“热力学第一定律中W和Q的正负”
外界对气体做功,W>0;
气体对外界做功,W<0。
气体吸热,Q>0;气体放热,Q<0
北京卷第1题
3
混淆“等温、等容、等压过程”的适用条件
等温:T不变,pV=C;
等容:V不变,p/T=C;
等压:p不变,V/T=C。
注意“缓慢”通常意味着过程可视为平衡态
山东卷第16题
4
混淆“分子势能”和“分子动能”的变化
分子力做正功,分子势能减小;
分子力做负功,分子势能增大。
r=r0处分子势能最小
山东卷第2题
5
混淆“理想气体”和“实际气体”
理想气体不计分子力,分子势能为零,内能只与温度有关。
实际气体在压强不太大、温度不太低时可视为理想气体
—
6
误解“半衰期与温度、化学状态有关”
半衰期由原子核内部结构决定,与外部物理状态和化学状态无关
湖南卷第1题
真题检验:完成北京卷第1题(点火器)。圈出“猛推”,写出热力学第一定律公式,并逐项分析Q(=0)、W(>0,外界对气体做功)、ΔU(内能增大)、T(温度升高)的变化。
我国古代发明的一种点火器如图所示,推杆插入套筒封闭空气,推杆前端粘着易燃艾绒。
猛推推杆压缩筒内气体,艾绒即可点燃。在压缩过程中,筒内气体( )
A.压强变小 B.对外界不做功 C.内能保持不变 D.分子平均动能增大
多过程分析:完成山东卷第16题第(1)问。在题干上画出活塞在初末状态的示意图,标出受力,明确这是“等压膨胀”过程,选用盖-吕萨克定律列出方程。
如图所示,上端开口,下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃管导热性能良好,管内横截面积为S,用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为p0,活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为f0=p0S,等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热,T1=330 K时,气柱高度为h1,活塞开始缓慢上升;继续缓慢加热至T2=440 K时停止加热,活塞不再上升;再缓慢降低气体温度,活塞位置保持不变,直到降温至T3=400 K时,活塞才开始缓慢下降;温度缓慢降至T4=330 K时,保持温度不变,活塞不再下降。求:
(1)T2=440 K时,气柱高度h2;
(2)从T1状态到T4状态的过程中,封闭气体吸收的净热量Q(扣除放热后净吸收的热量)。
5、 作业
完成山东卷第2题(分子动理论)。在图上画出从r0向两侧分子力做功的情况,并与分子势能的变化一一对应。此题帮助理解“规定r0处势能为零”这个条件。强化对“弹簧”模型的理解
分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示,若规定两个分子间距离r等于r0时分子势能Ep为零,则距离为其它值时分子势能Ep有何特点?
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