2020年高考物理（京津鲁琼）二轮复习典型例题分层突破讲义：专题八 第1讲 热学

第1讲 热 学

真题再现 1.(2019·高考全国卷Ⅰ)(1)某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体．初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界．现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同．此时，容器中空气的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度，容器中空气的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度. (2)热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔－中．已知每瓶氩气的容积为3.2×102 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃.氩气可视为理想气体. ①求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强； ②将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强. 解析：(1)由于初始时封闭在容器中的空气的压强大于外界压强，容器和活塞绝热性能良好，容器中空气与外界没有热量交换，容器中的空气推动活塞对外做功，由热力学第一定律可知，空气内能减小．根据理想气体内能只与温度有关可知，活塞缓慢移动后容器中空气的温度降低，即容器中的空气温度低于外界温度．因压强与气体温度和分子的密集程度有关，当容器中的空气压强与外界压强相同时，容器中空气温度小于外界空气温度，故容器中空气的密度大于外界空气密度. (2)①设初始时每瓶气体的体积为V0，压强为p0；使用后 考情分析 气瓶中剩余气体的压强为p1. 假设体积为V0、压强为p0的气体压强变为p1时，其体积膨胀为V1.由玻意耳定律p0V0＝p1V1① 被压入炉腔的气体在室温和p1条件下的体积为 V′1＝V1－V0② 设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为p2，体积为V2. 由玻意耳定律 p2V2＝10p1V′1③ 联立①②③式并代入题给数据得 p2＝3.2×107 Pa.④ ②设加热前炉腔的温度为T0，加热后炉腔温度为T1，气p3p2体压强为p3.由查理定律＝⑤ T1T0联立④⑤式并代入题给数据得 p3＝1.6×108 Pa.⑥ 答案：(1)低于 大于 (2)①3.2×107 Pa ②1.6×108 Pa 2.(2018·高考全国卷Ⅰ) (1)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是________. A.过程①中气体的压强逐渐减小 B.过程②中气体对外界做正功 C.过程④中气体从外界吸收了热量 D.状态c、d的内能相等 E.状态d的压强比状态b的压强小 (2) 如图，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K.开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0.现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体V体积为时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减8V小了.不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力6加速度大小为g.求流入汽缸内液体的质量. paVapbVb解析：(1)由理想气体状态方程＝可知，pb＞pa，TaTb即过程①中气体的压强逐渐增大，选项A错误；由于过程②中气体体积增大，所以过程②中气体对外做正功，选项B正确；过程④中气体体积不变，气体对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，过程④中气体放出热量，选项C错误；由于状态c、d的温度相等，理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、d的pdVdpbVb内能相等，选项D正确；由理想气体状态方程＝TdTb并结合题图可知，状态d的压强比状态b的压强小，选项E正确. (2)设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2.在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得