人教版物理选修33热学课件.ppt

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1、热学选修3-3气体状态方程第一讲一.气体的性质气体状态参量(1)温度T=t+273.15KΔT=Δt(2)体积:容器的容积(3)压强理想气体状态方程:1.封闭气体压强的确定1.如图所示圆柱形汽缸,活塞质量m1为10kg,汽缸质量m2为100kg,,横截面积为0.1m2,大气压强为1.0×105Pa,求下列情况下缸内气体的压强。(忽略活塞与气缸壁间摩擦,g=10m/s2)(1)汽缸开口向上、竖直放在水平地面上。(2)拉住活塞将汽缸提起并静止在空中。(3)将汽缸竖直倒挂。1.01×105Pa0.9×105Pa0.99×105Pa选择研究对象(气缸

2、、活塞),受力分析后,列力的平衡或牛二式,得到封闭气体的压强二.气缸问题2.热力学第一定律与气体状态变化的关系3.如图所示,为一气缸内封闭的一定质量理想气体的p-V图线,当该系统从状态a沿过程acb到达状态b时,有335J的热量传入系统,系统对外界做功126J。求:(1)沿adb过程,系统对外界做功42J,则有多少热量传入系统?(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时,外界对系统做功84J,问系统吸热还是放热?吸收或放出了多少热量?251J放热293J1.理想气体的内能只是温度的函数2.等压变化时,恒力做功,W=pΔV4.如图所示,用轻质活

3、塞在气缸内封闭一定质量理想气体,活塞与气缸壁间摩擦忽略不计,开始时活塞距气缸底高度h1=0.50m。给气缸加热,活塞缓慢上升到距离气缸底h2=0.80m处。上述过程中缸内气体吸收Q=450J的热量。已知活塞横截面积S=5.0×10-3m2,大气压强p0=1.0×105Pa。(1)此过程中缸内气体增加的内能ΔU为多少?(2)此后,若保持气缸内气体温度不变,让活塞最终还要稳定在距气缸底高度h1=0.50m处,需要在轻质活塞上放一个质量为多大的重物?ΔU=300J等压等温30kg导热气缸绝热气缸Q=0,气体温度发生改变3.热学与力学结合5.如图所示

4、,竖直放置在水平面上的汽缸,其中缸体质量M=10kg,活塞质量m=5kg,横截面积,活塞上部的汽缸里封闭一部分理想气体,下部有气孔a与外界相通,大气压强p0=1.0×105Pa,活塞的下端与劲度系数为k=2×103N/m的弹簧相连.当汽缸内气体温度为127℃时,弹簧的弹力恰好为零,此时缸内气柱长为L=20cm.求:当缸内气体温度升高到多少度时,汽缸对地面的压力为零?(g取10m/s2,活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦)827℃4.多个活塞或多个气缸问题6.如图,一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞,已知大活塞的质量为m1

5、=2.50kg,横截面积为s1=80.0cm2,小活塞的质量为m2=1.50kg,横截面积为s2=40.0cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为L=40.0cm,气缸外大气压强为p=1.00×105Pa,温度为T=303K。初始时大活塞与大圆筒底部相距L/2,两活塞间封闭气体的温度为T1=495K,现气缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移,忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦,重力加速度g取10m/s2,求(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强330K1.01×105P

6、a等压等容封闭气体对两活塞的合力不为零1.封闭气体压强9.如图所示,水平放置的一根玻璃管和几个竖直放置的U形管内都有一段水银柱,封闭端里有一定质量的气体,图(a)中的水银柱长度和图(b)、(c)、(d)中U形管两臂内水银柱高度差均为h=10cm,外界大气压强p0=76cmHg,则四部分气体的压强分别为pa=____cmHg,pb=_____cmHg,pc=____cmHg,pd=____cmHg76866686三.水银柱封闭气体选择研究对象(水银柱),受力分析后,列力的平衡或牛二式,得到封闭气体的压强10.如图所示,竖直放置的弯曲管A端开口,

7、B端封闭,密度为ρ的液体将两段空气柱封闭在管内,管内液面高度差分别为h1、h2和h3,则B端气体的压强为()(已知大气压强为p0)。A.p0-ρg(h1+h2-h3)B.p0-ρg(h1+h3)C.p0-ρg(h1-h2+h3)D.p0-ρg(h1+h2)B水银柱封闭气体压强可用Pa或cmHg、atm为单位。2.U形管12.如图所示,粗细均匀的一端封闭一端开口的U型玻璃管,当t1=31℃,大气压强p0=1atm时,两管水银面相平,这时左管被封闭气柱长l1=8cm。求:(1)当温度t2等于多少时,左管气柱长l2为9cm?(2)当温度达到上问中温

8、度t2时,为使左管气柱长l3为8cm,则应在右管加多长水银柱?351K水银的流动性会使两边液面同时变化,在计算高度差时要注意。l111.75cm3.直管14.如图,

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