【精选】2004-2005高考总复习热学综合能力的培养.doc

第二部分： 热 学 一、知识结构 (一)透彻理解分子运动理论的三要素。 (二)掌握阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mo1-1的含义，并能应用NA将物质的宏观量和微观量联系起来。 (三)熟练掌握热力学第一定律△E=Q+W及其应用。这要求深刻理解分子动能、分子势能、物体内能等基本概念及影响它们的因素。 (四)理想气体的状态方程和克拉珀龙方程是解答气体问题的核心，必须加以熟练掌握并能灵活运用。 (五)理解理想气体三种状态图象的物理意义，并能进行三种状态图象间的等效变换。 二、例题解析 例1 质量一定的物体，在温度不变条件下体积膨胀时，物体内能的变化是 ( ) A.分子的平均势能增大，物体的内能必增大 B.分子的平均势能减小，物体的内能必减小 C.分子的平均势能不变，物体的内能不变 D.以上说法均不正确 【解析】错选A：总以为物体体积膨胀，分子间距离增大，分子引力作负功，分子势能增大，所以物体内能增大。 基于分子力随分子距离的可变特性，在物体体积膨胀时，在分子间的距离由r＜r0增大到r＞r0的过程中，分子间的势能先减小，后增大。题设物体体积膨胀时，却隐蔽了初始状态，究竟体积膨胀时分子距离r在什么范围内变化没有交代，故无法判断分子势能的变化，也无法确定物体内能的物化。 综上分析，选项D正确。 例2 如右图所示，有一圆筒形气缸静置在地上，气缸圆筒的质量为M，活塞及手柄的质量为m，活塞截面积为S。现用手握住活塞手柄缓慢地竖直向上提，求气缸刚离地时缸内封闭气体的压强。(当时的大气压强为P0，当地的重力加速度为g，活塞缸壁的摩擦不计，活塞未脱离气缸)。 【解析】此题是一道力热综合问题，对气体是等温变化过程，对活塞、气缸是力学平衡问题，并且气缸在提离地面时，地面对其支持力为零。 欲求气缸刚离地时缸内封闭气体的压强P封气，把气缸隔离出来研究最方便。 气缸受竖直向下的重力G缸(大小等于Mg)，封闭气体竖直向下的压力F封气(大小等于P封气S)，大气竖直向上的压力F大气(大小等于P0S)。由平衡条件，有 F大气-G缸-F封气=0 即P0S-Mg-P封气S=0 ∴P封气=P0- 例3 一根内径均匀，一端封闭，另一端开口的直玻璃管，长l=100cm，用一段长h=25cm的水银柱将一部分空气封在管内，将其开口朝上竖直放置，被封住的气柱长l0=62.5cm。这时外部的大气压p0=75cmHg,环境温度t0=-23℃，见右图，现在使气柱温度缓慢地逐渐升高，外界大气压保持不变，试分析为保持管内被封气体具有稳定的气柱长，温度能升高的最大值，并求出这个温度下气柱的长。 【解析】这是一个关于气体在状态变化过程中，状态参量存在极值的问题，首先，对过程进行分析，当管内气体温度逐渐升高时，管内气体体积要逐渐增大，气体压强不变，pV值在增大。当上水银面升到管口时，水银开始从管内排出，因为=C，当管内水银开始排出后，空气柱体积增大，而压强减小，若pV值增大，则温度T继续升高，当pV值最大时温度最高。如果温度再升高不再满足=C，管内气体将不能保持稳定长度。 选取封闭气体为研究对象，在温度升高过程中，可分成两个过程研究。 第一过程：从气体开始升温到水银升到管口，此时气体温度为T，管的横截面积为S，此过程为等压过程，根据盖·吕萨定律有： =所以T=T0 其中：T0=t0+273=250K l′=75cm l0=62.5cm。 代入数据解得T=300(K) 第二过程，温度达到300K时，若继续升温，水银开始溢出，设当温度升高到T′时，因水银溢出使水银减短了x，此过程气体的三个状态参量p、V、T均发生了变化。p1=p0+h=75+25=100(cmHg) V1=l′s=7.5S T1=300K p2=(p0+h-x)=(100-x)cmHg V2=(75+x)S T2=? 根据状态方程=则有 = 所以T2=(100-x)(75+x)=- x2+x+300 根据数学知识得 当x=12.5m时 T2取得最大值，且最大值T2max=306.25K即当管内气体温度升高到T2max=33.25℃时，管内气柱长为87.5cm。 例4 容积V=40L的钢瓶充满氧气后，压强为p=30atm，打开钢瓶阀门，让氧气分别装到容积为V0=5L的小瓶子中去。若小瓶已抽成真空，分装到小瓶子中的气体压强均为p0=2atm，在分装过程中无漏气现象，且温度保持不变，那幺最多可能装的瓶数是多少? 【解析】本题考查玻—马定律的应用和分解解决实际问题的能力。并且培养了考生全面的考虑问题的能力。 设最多可装的瓶子数为n，由波—马定律有 pV=p0V+np0V0 ∴n=(pV-p0V)/(p0V0) =(30×20-2×20)/(2×5)=56(瓶) 在