高三物理中氣體熱力學的學習,有助于我們理解氣體的一些基本性質,掌握氣體宏觀量的基本概念和規(guī)律。同時,它也涉及到一些熱力學定律,如熱力學第一定律和熱力學第二定律等,這些定律在解釋和解決實際問題中具有非常重要的意義。
此外,氣體熱力學的學習還有助于我們理解氣體分子運動論的基本概念和規(guī)律,如分子平均平動、分子平均速率、分子動理論等。這些概念和規(guī)律對于我們認識和理解物質的基本性質具有非常重要的意義。
總的來說,高三物理氣體熱力學的學習,不僅有助于我們掌握氣體的一些基本性質和規(guī)律,還有助于我們理解物質的基本性質和運動規(guī)律,對于我們進一步學習和理解物理學具有非常重要的意義。
例題:一個密閉容器中存在一定量的理想氣體,已知初始狀態(tài)為:p1 = 101.3kPa,V1 = 5.0L,T1 = 273K。經過一個絕熱過程,氣體狀態(tài)變化為:p2 = 136.7kPa,V2 = 4.5L。
問題:在這個過程中,氣體對外界做了多少功?氣體吸收了多少熱量?這個過程對氣體有什么熱力學意義?
解析:
1. 初始狀態(tài):理想氣體,分子間無相互作用力,分子無熱運動。
狀態(tài)量:
p1 = 101.3kPa
V1 = 5.0L
T1 = 273K
2. 經過絕熱過程后:絕熱過程是指系統(tǒng)與外界無熱交換,即系統(tǒng)與外界只有熱和功的交換,而沒有物質交換的過程。
狀態(tài)量:
p2 = 136.7kPa
V2 = 4.5L
3. 根據理想氣體的狀態(tài)方程可以求出氣體體積的變化量ΔV和壓強的變化量Δp。
ΔV = V2 - V1 = -0.5L
Δp = p2 - p1 = 35.4kPa
4. 根據熱力學第一定律,氣體對外界做功為:W = ΔpΔV = -35.4kJ
氣體吸收的熱量為:Q = ΔU = ΔH - W = ΔH + W = ΔH + ΔpΔV = 0kJ
a. 氣體對外界做功。
b. 氣體吸收熱量為零。
c. 氣體的內能沒有發(fā)生變化。
d. 這個過程是等溫過程,即溫度不變。
總結:這個過程是一個絕熱膨脹過程,氣體對外界做功,但內能沒有發(fā)生變化,溫度也沒有發(fā)生變化。這個過程是等溫過程的一個特例。