2022-2023年高中物理竞赛 热力学基础课件

这是一份2022-2023年高中物理竞赛 热力学基础课件，共35页。PPT课件主要包含了理想气体的内能，i为分子自由度，理想气体的摩尔比热，定容比热cV，定容比热cp，热一律形式，Q＝０，QWΔE≠0，W＝0，ΔE＝０等内容，欢迎下载使用。
单原子分子 i=3
双原子分子 i=5
多原子分子 i=6
ΔE＝Ｗ绝热膨胀降压降温时,对外做功,内能减少；绝热压缩升压升温时,外界做功,内能增加；功量等于内能增量
ΔE ＝Q等容升温升压时,气体吸热,内能增加；等容降温降压时,气体放热,内能减少．热量等于内能增量
0＝W+Q等温膨胀降压时,对外做功,气体吸热；等温压缩升压时,外界做功,气体放热；功量等于热量,内能保持不变
等压降温压缩时,放热并外界做功,内能减少
ΔE＝Q +W等压升温膨胀时,吸热并对外做功,内能增加
绝热膨胀时,对外做功量等于内能的减少:
理想气体做绝热膨胀,由初状态（p0,V0）至末状态（p,V）,试证明在此过程中气体所做的功为
等容升温时,吸收的电热全部用作增加内能:
为了测定气体的γ( ),有时用下列方法：一定量的气体初始的温度、压强和体积分别为T0、p0、V0．用一根通有电流的铂丝对它加热．设两次加热的电流和时间都相同．第一次保持气体体积V0不变,温度和压强各变为T１和p１；第二次保持压强p0不变,而温度和体积各变为T２和V１．试证明
等压升温时,吸收的电热用作增加内能与对外做功:
两个相同的绝热容器用带有活栓的绝热细管相连,开始时活栓是关闭的,如图,容器1里在质量为m的活塞下方有温度T0、摩尔质量M、摩尔数n的单原子理想气体；容器2里质量为m/2的活塞位于器底且没有气体．每个容器里活塞与上顶之间是抽成真空的．当打开活栓时容器1里的气体冲向容器2活塞下方,于是此活塞开始上升（平衡时未及上顶）,不计摩擦,计算当活栓打开且建立平衡后气体的温度T,取
在大气压下用电流加热一个绝热金属片,使其在恒定的功率P下获得电热能,由此而导致的金属片绝对温度T随时间t的增长关系为 ．其中Ｔ0、α、t0均为常量．求金属片热容量Cp(T)．（本题讨论内容,自然只在一定的温度范围内适用）
设混合气体的自由度为i,
混合前后气体总内能守恒:
由v1摩尔的单原子分子理想气体与v2摩尔双原子分子理想气体混合组成某种理想气体,已知该混合理想气体在常温下的绝热方程为 常量．试求v1与v2的比值α.
一个高为152 cm的底部封闭的直玻璃管中下半部充满双原子分子理想气体,上半部是水银且玻璃管顶部开口,对气体缓慢加热,到所有的水银被排出管外时,封闭气体的摩尔热容随体积如何变化？传递给气体的总热量是多少？ (大气压强p0=76 cmHg)
取76cmHg为单位压强,76cm长管容为单位体积,在此单位制下,气体的p-V关系为
从T1到Tm 过程,对外做功,内能增加,故:
从Tm到T2 过程,对外做功,内能减少,故:
已知0.1摩尔单原子气体作如图所示变化,求变化过程中出现的最高温度与吸收的热量
当p=1.0atm、V=2L时有最高温度
至此气体对外做功,吸收热量,内能增大！
此后气体继续对外做功,吸收热量,内能减少,
全过程气体共吸收热量为
考虑封闭气体,从A状态到C状态,由泊松方程:
考虑封闭气体在C状态时液柱受力,以位移方向为正,有:
设热气球具有不变的容积VB=1.1 m3,气球蒙皮体积与VB 相比可忽略不计,蒙皮的质量为mH=0.187 kg,在外界气温t1=20℃,正常外界大气压p1=1.013×105 Pa的条件下,气球开始升空,此时外界大气的密度是ρ1=1.2 kg/m3．(1) 试问气球内部的热空气的温度t2应为多少,才能使气球刚好浮起？(2) 先把气球系在地面上,并把其内部的空气加热到稳定温度t3=110℃,试问气球释放升空时的初始加速度a等于多少？（不计空气阻力）(3) 将气球下端通气口扎紧,使气球内部的空气密度保持恒定．在内部空气保持稳定温度t3=110℃的情况下,气球升离地面,进入温度恒为20℃的等温大气层中．试问,在这些条件下,气球上升到多少高度h能处于力学平衡状态？（空气密度随高度按玻尔兹曼规律 分布,式中m为空气分子质量,k为玻耳兹曼常数,T为绝对温度）(4) 在上升到第3问的高度h时,将气球在竖直方向上拉离平衡位置10 cm,然后再予以释放,试述气球将做何种运动
⑶气球上升到h高处平衡时满足
⑷气球在平衡位置上方x(