人教2003课标版《3热力学第一定律能量守恒定律》优质课教案下载

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平衡状态下气体压强的计算

气体三大实验定律

热力学第一定律的应用

题型一：单封闭气体状态方程与热力学定律综合

[例1](2014·新课标Ⅰ)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内。气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界的温度为T0。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4。若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终不变，重力加速度大小为g。

[变1]如图2所示，上端开口的光滑圆柱形绝热气缸竖直放置，质量m＝5k、横截面积

S＝50cm2的活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，在气缸内距缸底为h=0.3m处有体积可忽略的卡环a、b,使活塞只能向上滑动，开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强等于大气压强，温度为T0＝300K.现通过内部电热丝缓慢加热气缸内气体，已知大气压强P0＝1.0×105 Pa。（g取10 m/s2）

(1)活塞恰要离开ab时，缸内气体的压强P1；

(2)当活塞缓慢上升Δh=0.1m时（活塞未滑出气缸）缸内气体的温度T为多少？

(3)从开始至活塞上升0.1m过程电阻丝共放热95J,求气体内能的变化ΔU。

方法总结：

题型二：双封闭气体状态方程与牛顿运动定律综合

[例2]如图所示除气缸右壁外其余部分均绝热，轻活塞K与气缸壁接触光滑，K把密闭气缸分隔成体积相等的两部分，分别装有质量、温度均相同的同种气体a和b，原来a、b两部分气体的压强为p0、温度为27?℃、体积均为V。现使气体a温度保持27?℃不变，气体b温度降到-48?℃，两部分气体始终可视为理想气体，待活塞重新稳定后，求：最终气体a的压强p、体积Va。

[变2](2015·山西四校第三次联考)如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑汽缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为m的密闭活塞，活塞A导热，活塞B绝热．将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分，初状态整个装置静止不动处于平衡状态，Ⅰ、Ⅱ两部分气体的长度均为l0，温度均为T0.设外界大气压强为p0保持不变，活塞横截面积为S，且mg＝p0S，环境温度保持不变．求：

(1)在活塞A上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于2m，两活塞在某位置重新处于平衡时，活塞B下降的高度；

(2)现只对Ⅱ气体缓慢加热，使活塞A回到初始位置．此时Ⅱ气体的温度．

方法总结：

拓展：气体系统处于力学非平衡状态

[思考]　(2012·海南高考)如图3所示，一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为m，面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d。已知大气压强为p0，不计气缸和活塞间的摩擦；且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0；整个过程温度保持不变。求小车加速度的大小。

作业：完成练习册P148