《热学》解题方法和技巧
高中物理热学解答题解题技巧

高中物理热学解答题解题技巧热学是高中物理中的重要内容之一,也是学生们容易出现困惑的部分。
在解答热学题目时,我们可以运用一些解题技巧,帮助学生更好地理解和解答问题。
下面,我将通过具体的题目举例,分析解题思路和考点,并给出一些解题技巧。
题目一:一个理想气体在等容过程中,温度从300K升高到600K,求气体对外界做功的大小。
解题思路:根据题目中给出的条件,我们可以知道这是一个等容过程,即体积不变。
在等容过程中,气体对外界的做功为0。
因此,这道题的答案是0。
解题技巧:在解答热学题目时,要注意理解题目中给出的条件,合理运用物理定律和公式。
对于等容过程,气体对外界的做功为0是一个常见的考点。
掌握这个规律可以帮助我们快速解答类似的题目。
题目二:一个物体的质量为2kg,热容为4000J/kg·K,它的温度从20℃升高到60℃,求所吸收的热量。
解题思路:根据题目中给出的条件,我们可以使用热量的计算公式:Q =mcΔT。
其中,Q表示热量,m表示质量,c表示热容,ΔT表示温度的变化。
解题技巧:在解答热学题目时,要熟悉热量的计算公式,并注意单位的转换。
在这道题中,温度的单位是℃,需要转换成开尔文(K)才能使用公式进行计算。
此外,还要注意题目中给出的物体的质量和热容的单位是否一致,如果不一致,需要进行单位换算。
题目三:一个理想气体在等压过程中,体积从1m³增加到2m³,气体对外界做功为200J,求气体的压强。
解题思路:根据题目中给出的条件,我们可以使用功的计算公式:W = pΔV。
其中,W表示功,p表示压强,ΔV表示体积的变化。
解题技巧:在解答热学题目时,要注意理解题目中给出的条件,并灵活运用物理定律和公式。
在这道题中,要求解气体的压强,我们可以通过功的计算公式来求解。
根据公式,我们可以得到p = W/ΔV。
通过代入题目中给出的数值,即可求解出压强的数值。
综上所述,解答热学题目时,我们可以运用一些解题技巧,帮助学生更好地理解和解答问题。
热学重点知识点解析及解题技巧

热学重点知识点解析及解题技巧热学是物理学中的一门重要学科,主要研究能量的传递与转化、物体的热力学性质以及热力学过程等内容。
掌握热学的关键知识点和解题技巧,对于理解和应用热学原理都非常重要。
本文将围绕热学中的重点知识点进行解析,并分享一些解题技巧,帮助读者更好地理解和应用热学知识。
一、热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现。
它指出,热力学系统中的能量可以发生转化,但总能量的量是恒定的。
热力学第一定律的数学表达式为:ΔU = Q - W其中,ΔU表示系统内能的变化,Q表示系统所吸收或释放的热量,W表示系统所对外做的功。
理解热力学第一定律的关键在于明确能量的转化场所和方式。
在解题时,我们需要根据题目中给出的条件,判断能量是以热量还是以功的形式进行转化,并进行相应的计算。
例如,如果题目中给出了热流和功率的数值,我们可以通过计算功率乘以时间来求解系统所对外做的总功。
二、熵的概念与计算熵是热力学中衡量系统无序度的物理量,常用符号为S。
熵的增大代表着系统无序度的增加,熵的减小则表示有序度的增加。
熵的变化可以根据以下公式进行计算:ΔS = Q / T其中,ΔS表示熵的变化量,Q表示系统所吸收或释放的热量,T表示温度。
在解题时,我们可以根据题目给出的热量和温度,结合熵的定义进行计算。
需要注意的是,热量的正负和温度的单位要保持一致,以确保计算结果的准确性。
三、理想气体的状态方程理想气体是热力学中常用的模型,它具有以下状态方程:PV = nRT其中,P表示气体的压强,V表示气体的体积,n表示气体的物质量,R为气体常量,T表示气体的绝对温度。
利用理想气体的状态方程,我们可以进行各种气体相关问题的计算。
例如,可以根据题目给出的压强、体积、物质量、温度等信息,利用状态方程求解其他未知量。
四、热力学循环热力学循环是指工质在一定的压力和温度条件下,按照一定的顺序完成一系列热力学过程,并最终回到初始状态的过程。
热学解题方法和技巧

《热学》解题方法和技巧目的:经过对典型例题的剖析认识掌握热学解题基本方法和技巧要点:掌握热学解题基本方法和技巧课时: 2 学时教课过程:一、“标态法”估量分子数量例1.一个容积为× 10-3 m3真空系统已抽到× 10-5mmHg 的真空度。
为了提升真空度,将它放在 300℃的烘箱中烘烤,使器壁开释出所吸附的气体分子,假如烘烤后压强变成。
问器壁本来吸附了多少气体分子?解:开始时容器内气体压强为P1=1.0 ×10-5×10-3 pa<<1.333Pa,可忽视容器内本来的气体分子数。
烘烤后所吸附的气体分子跑到容器内,使压强变成P1’。
P ' V P V2,∴ n V210 23个P1 'V 1T 010 23个18个又110310 31.91 10T1T022 .4 10P0 T1二、“假定法”求解热学识题1、假定法求解系统温度变化时,水银柱挪动问题。
⑴系统各部分温度相等时例2.如图 1 所示,在两头关闭,内径平均的玻璃管中,有一长为l cm 的水银柱,在水银柱的双侧各关闭着一部分气体,当玻璃管倾斜搁置,环境温度平均时,水银柱静止于某处。
问当环境温度平均降低时,水银柱向何方挪动?解:设上、下两部分各自经等容变化,则对上部分: P上 'T 'TP上;P上P上 'T T对下部分: P下 'T'TP下;P下P下 'T T∵ P上P下,∴P上P下,即水银柱将向下挪动。
例 3.如图 2 所示,两头关闭的平均细玻璃管,管内有两部分气体 A 和 B ,中间用一段水银柱分开, A 的体积大于 B 的体积。
现将长时间倾置于热水容器中的玻璃管移到空气中后水平搁置,问管内水银柱将如何挪动?解:假定玻璃管在热水中由倾斜地点变成水平川点,水银柱将向 B 端挪动。
再由热水中水平川点移到空气中水平川点,水银柱静止不动。
热学重要知识点解析及解题技巧

热学重要知识点解析及解题技巧热学是物理学中非常重要的一个分支,它研究的是热量的传递、物体的温度、热力学定律等内容。
在学习热学时,掌握一些重要的知识点和解题技巧可以帮助我们更好地理解和应用热学知识。
本文将对热学的重要知识点进行解析,并提供一些解题技巧。
一、热传递方式热学研究的一个重要内容就是热量的传递方式,一般有三种方式:传导、对流和辐射。
1. 传导:传导是指物体内部热量的传递方式,它依靠固体内部的颗粒之间的碰撞来传递热量。
在传导过程中,热量从高温区传递到低温区,遵循热量传递的基本原理。
常见的传导材料有金属和非金属。
2. 对流:对流是指热量通过流体的传递方式,它是由于流体分子的运动而引起的。
对流通常分为自然对流和强制对流两种形式,自然对流是指由于密度差异引起的流体的运动,而强制对流则是外力作用下的流体运动。
3. 辐射:辐射是指热量通过电磁波的传递方式,它不需要介质来传递热量。
辐射传热是热学中最基本的传热方式,不受介质的影响。
常见的辐射热量传递包括太阳辐射、火焰辐射等。
二、热力学定律热力学定律是热学中的重要基础,它包括热力学第一定律和热力学第二定律。
1. 热力学第一定律:热力学第一定律也称为能量守恒定律,它表明能量可以互相转化,但不能被消灭。
根据热力学第一定律,系统中的能量增加等于吸热与对外做功的代数和。
2. 热力学第二定律:热力学第二定律是关于热量传递方向和热力学过程的不可逆性的定律。
根据热力学第二定律,热量不能自发地从低温物体传递到高温物体,熵增定律是其重要表述。
三、热容量和热量热容量是衡量物体吸热能力的物理量,它表示单位温升时吸收或释放的热量。
热容量可以分为定容热容和定压热容两种形式。
定容热容是指在恒容条件下,单位质量物体的温度升高所吸收的热量,而定压热容则是在恒压条件下。
热量是物体内部传递的热能,通常用单位时间内传递的能量来表示。
热量的传递可以通过传导、对流和辐射等方式实现。
四、热力学循环与效率热力学循环是指一系列热力学过程的组合,最终回到原始状态的过程。
热学常见题型解析解题技巧助你迅速解答

热学常见题型解析解题技巧助你迅速解答热学是物理学的重要分支之一,它研究的是物体内部的能量传递和热平衡的规律。
在热学学习中,解题是一个重要的环节,但是有时候我们可能会遇到一些难以解答的问题。
本文将介绍一些常见的热学题型,并提供解题技巧,帮助你快速解答。
一、传导问题在热学中,传导是热量传递的一种方式。
传导过程中,热量通过物体内部的分子和离子的碰撞传递。
常见的传导问题包括传热系数、热导率、传热方程等。
下面是解决传导问题的一些技巧:1. 利用传热方程:传热方程描述了传导过程中热量的传递规律,一般形式为Q/t = kA(T1-T2)/L,其中Q为传热量,t为时间,k为热导率,A为传热面积,T1和T2为两个温度。
利用这个方程,我们可以计算出所需的未知量。
2. 注意传导系数:传导问题中,我们经常需要计算传导系数,它是物质传导性质的一个重要参数。
不同材料的传导系数是不同的,我们需要根据题目给出的材料来确定传导系数的值。
3. 分析传导路径:在解决传导问题时,我们还需要分析热量的传导路径,确定传热面积和传热长度。
通常情况下,传热面积与传热效果成正比,传热长度与传热效果成反比。
二、对流问题对流是热量传递的另一种方式,它主要通过流体的运动来传递热量。
解决对流问题的关键在于分析流体的性质和流动情况。
以下是解决对流问题的一些技巧:1. 注意流体的性质:在解决对流问题时,我们需要了解流体的性质,如密度、粘度、导热系数等。
这些性质对于计算对流传热过程中的参数是非常重要的。
2. 应用对流传热方程:对流传热有不同的模型,适用于不同的情况。
常见的对流传热方程有自由对流传热方程和强迫对流传热方程。
根据题目给出的条件,选择适合的对流传热方程进行计算。
3. 注意流动情况:对流传热问题中,流体的运动情况对传热过程有着重要影响。
流体的流速、流动状态和流动路径都会对传热效果产生影响,需要在解题过程中予以考虑。
三、辐射问题辐射是热量传递的第三种方式,它是通过电磁波的辐射传递的。
高一物理学习中的热学计算题与解答技巧

高一物理学习中的热学计算题与解答技巧热学是物理学中的重要分支,通过研究热量、温度、热传导等热现象来探究物质的性质和能量转换规律。
高一学生在学习热学时,难免会遇到各种计算题,而理解和掌握解答技巧对于正确解题至关重要。
本文将介绍高一物理学习中的热学计算题与解答技巧,帮助同学们更好地应对这一部分的学习内容。
一、热学计算题的分类及解答技巧热学计算题主要可分为温度计算、热容计算和热传导计算三类。
下面将分别介绍每一类计算题的解答技巧。
1. 温度计算题温度计算题主要涉及温度单位换算和温度变化计算。
在解答此类题目时,需要注意以下几点:首先,掌握温度单位之间的换算关系。
常见的温度单位有摄氏度(℃)、华氏度(℉)和开尔文(K)。
摄氏度和华氏度之间的换算关系为:℃ = (℉- 32)/ 1.8,华氏度和开尔文之间的换算关系为:K = (℉ + 459.67)/ 1.8。
其次,对于温度变化计算,应注意正负号的运用。
当温度升高时,变化量为正数;当温度降低时,变化量为负数。
最后,注意单位的匹配。
在计算中要保持单位的一致性,尤其是在使用公式计算时,要将所给数据的单位换算为统一的单位。
2. 热容计算题热容计算题主要涉及物体温度变化后的热能变化计算。
在解答此类题目时,需要注意以下几点:首先,要掌握热容的定义和计算公式。
热容指的是物体单位质量(或单位摩尔)温度升高1°C所吸收的热量。
热容的计算公式为:Q = mcΔT,其中Q表示热量变化量,m表示物体的质量,c表示物体的比热容,ΔT表示温度变化量。
其次,注意单位的转换。
在计算中要保持单位的一致性,尤其是在使用公式计算时,要将所给数据的单位转换为统一的单位。
最后,理解热容的概念。
不同物质之间的热容是不同的,需要根据具体情况选择相应的热容数值。
3. 热传导计算题热传导计算题主要涉及物体的热传导现象和导热性能的计算。
在解答此类题目时,需要注意以下几点:首先,理解热传导的基本原理。
初中物理中的热学题解题技巧如何正确应用热量守恒定律
初中物理中的热学题解题技巧如何正确应用热量守恒定律热学是物理学的一个重要分支,涉及到热力学和热传导等内容。
在初中物理的学习中,我们经常会遇到一些热学题目。
解决热学题目需要掌握一定的解题技巧,并且正确应用热量守恒定律。
本文将介绍几种解题技巧,并且讲解如何正确应用热量守恒定律来解决初中物理中的热学题。
一、解题技巧1. 熟悉相关公式与单位在解决热学题目之前,首先需要熟悉相关的公式和单位。
例如,热量的单位是焦耳(J),热容的单位是焦耳/摄氏度(J/℃),温度的单位是摄氏度(℃)。
熟悉这些单位和计算公式,能够帮助我们更好地理解和解决热学题目。
2. 确定题目类型与解题思路在解决热学题目时,首先要明确题目的类型,并根据题目的条件和要求确定相应的解题思路。
热学题目通常涉及到热传导、热平衡、热容等内容,根据不同的题目类型,我们可以采用不同的解题方法和思路。
3. 绘制热学图示在解决热学题目时,可以通过绘制热学图示将题目中的热量传递、温度变化等情况以图形形式表示出来,这样能够更直观地理解题目中的条件和要求,有助于解决问题。
4. 利用热量守恒定律热量守恒定律是热学中的基本原理之一,它表明在一个封闭系统中,系统内各部分的热量变化之和等于零。
在解决热学题目时,可以利用热量守恒定律来分析和计算热量的变化情况,帮助解决问题。
二、热量守恒定律的正确应用热量守恒定律可以通过以下几个步骤正确应用于解决热学问题:1. 理清问题思路在解决热学题目时,首先要理清问题的思路。
明确给定的条件和要求,确定需要解决的问题。
2. 识别系统和边界根据题目要求,识别出系统和边界。
系统是指需要研究和计算的物体或物质,边界则是系统和外界之间的分界线。
3. 分析热量的变化根据热量守恒定律,分析热量在系统和边界之间的变化情况。
可以通过使用公式Q=mcΔT来计算热量的变化,其中Q代表热量(J),m代表物体的质量(kg),c代表物体的热容(J/℃),ΔT代表温度的变化(℃)。
热学重要知识点详解解题技巧助你快速解答
热学重要知识点详解解题技巧助你快速解答热学是物理学中的一门重要学科,研究热量传递和转化的规律。
在学习热学的过程中,掌握一些重要的知识点和解题技巧是非常必要的。
本文将详细介绍热学的一些重要知识点,并分享一些解题技巧,帮助你快速解答热学问题。
一、热力学基本概念1. 温度和热量:温度是物体内部分子运动的速度和能量平均水平的度量,用摄氏度(℃)或开尔文(K)表示。
热量是能量的一种形式,是物体之间由于温度差异而发生的能量传递。
2. 热力学第一定律:也称为能量守恒定律,它表明能量是守恒的,能量的变化等于系统所吸收或放出的热量与系统所做的功之和。
3. 内能与焓:内能是物质分子动能和势能的总和,它与物质的状态有关。
焓是内能和对外界所做的功之和,是衡量系统热力学状态的物理量。
二、传热原理与传热模式1. 热传导:是指热量通过固体或液体内部的分子振动和传递,是热量的主要传递方式。
2. 热辐射:是指热量以电磁波的形式传播,不需要介质传递,可以在真空中传播。
3. 热对流:是指热量通过流体的对流现象传递,由于流体的密度变化引起流动,从而实现热量的传递。
三、热学方程与解题技巧1. 热平衡方程:热平衡方程是热学问题中常用的方程之一,可以用来计算物体在热平衡状态下的温度变化。
2. 能量守恒方程:能量守恒方程是热学问题中另一个常用的方程,可以用来计算物体在能量守恒的情况下的热量变化。
3. 温度传递方程:温度传递方程是描述物体内部温度变化的方程,可以用来计算物体内部各点的温度分布。
4. 解题技巧:a. 将问题转化为热平衡问题:在解题过程中,可以将问题转化为热平衡问题,通过建立热平衡方程来计算物体的温度变化。
b. 注意能量守恒:在计算热量变化时,需要注意能量的守恒原理,将吸收或放出的热量与做的功进行综合计算。
c. 利用传热模式:根据题目要求和给定条件,选择合适的传热模式,结合相应的方程进行计算。
d. 熟练运用热学方程:熟练掌握热学方程并能够灵活运用,是解题时的关键。
物理中热学题解题技巧与重要知识点
物理中热学题解题技巧与重要知识点热学是物理学中的一个重要分支,研究物体热平衡、传热和温度的变化规律等内容。
在物理学习中,热学题常常会考察学生对于热学基本概念和问题解决方法的理解掌握。
本文将分享一些热学题解题的技巧和重要知识点,帮助读者更好地应对热学题。
一、热学题解题技巧1. 理清题意:在解答热学题目时,首先要认真仔细地读题,并理解题目所要求求解的量或表达的关系。
明确了题目要求,才能有针对性地采取解题方法。
2. 分析系统:将待求解的系统与外界界定清楚,明确其边界和系统内部的能量交换情况。
这样可以帮助我们找到影响系统的关键因素,解答问题时可以更加有针对性。
3. 运用热学基本定律:熟练掌握热学基本定律是解答热学题目的关键。
热学基本定律包括热力学第一定律(能量守恒定律)、热力学第二定律(熵增定律)等。
针对不同的题目,选择适当的热学定律进行分析和求解。
4. 温度与热量的转化:在热学中,温度与热量是常常涉及到的概念。
要注意温度的转化关系以及热量的计算方法。
例如,导体的热传导问题中,通常会涉及到温度差和传热速率的计算。
5. 利用热学公式:热学中有一些常用的公式。
例如,热胀冷缩公式、热传导公式、热容量公式等。
熟练掌握这些公式,并善于根据题目条件灵活运用,可以帮助我们在解题过程中快速准确地求解。
6. 物理量单位的变换:在解答热学题目时,要熟悉各物理量的单位,并能够在需要的时候进行单位的转换。
正确的单位转换可以减少计算错误的发生,提高解题效率。
7. 假设与简化:对于一些复杂的热学问题,可以适当地进行假设和简化,将问题简化为更具体、更容易解答的形式。
这样可以降低解题的难度,帮助我们更好地理解和掌握问题的本质。
二、重要热学知识点1. 温度和热量:温度是物体内部微观粒子的平均动能大小,通常用开尔文(K)作为单位,常用的温标有摄氏度和华氏度。
热量是能量的传递方式,在单位时间内,从高温物体传递到低温物体。
2. 热平衡:当两个物体之间没有净的能量交换时,两者的温度差为0,称为热平衡。
热学题型的解题技巧解析
热学题型的解题技巧解析热学是物理学的一个重要分支,研究物质的热现象和热力变化规律。
在热学中,解题技巧是非常关键的,能够帮助我们更好地理解和应用热学知识。
本文将探讨一些热学题型的解题技巧,希望能够对读者朋友们的学习有所帮助。
第一类题型是热容题。
热容是指在单位温度变化下所吸收或放出的热量。
对于热容题,解题的关键是掌握热容的计算公式。
例如,某物质的热容为C,它温度升高了ΔT,根据热容的定义,我们可以得到ΔQ= C*ΔT,其中ΔQ是物质吸收或放出的热量。
因此,对于这类题型,我们可通过计算热容和温度变化量,来求解热量的变化。
第二类题型是热传导题。
热传导是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
对于热传导题,解题的关键是了解热导率和热传导定律。
热传导定律告诉我们,热流量与温度差成正比,与导热性能成反比。
根据热传导定律,我们可以得到热流量的表达式:Φ=λ*A*(ΔT/Δx),其中Φ表示热流量,λ表示热导率,A表示传热面积,ΔT表示温度差,Δx表示传热距离。
对于这类题型,我们需注意热导率的计算和热流量的转换。
有时候,我们会遇到热传导过程中存在多个物体,需要计算它们之间的热流量。
解决这类题目的关键是将传热问题转化为等效传热面积的问题,通过建立等效传热面积的方程,求解未知量。
第三类题型是热辐射题。
热辐射是指物体由于其温度而发射出的热量。
对于热辐射题,解题的关键是掌握斯特藩-玻尔兹曼定律和黑体辐射的关系。
斯特藩-玻尔兹曼定律告诉我们,物体的辐射功率与物体的温度的四次方成正比。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律,我们可以得到辐射功率的表达式:P=εσ*A*T^4,其中P表示辐射功率,ε表示辐射率,σ表示斯特藩-玻尔兹曼常数,A表示辐射面积,T表示温度。
对于这类题型,我们需注意温度的转换和辐射面积的计算。
有时候,我们需要比较多个物体的辐射功率或者在辐射过程中考虑其他因素,如物体的反射率或透过率等。
解决这类题目的关键是建立能量守恒或者能量平衡的方程,利用已知条件求解未知量。
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《热学》解题方法和技巧目的:通过对典型例题的分析了解掌握热学解题基本方法和技巧 重点:掌握热学解题基本方法和技巧 课时:2学时 教学过程: 一、“标态法”估算分子数目例1.一个容积为11.2×10-3m 3 真空系统已抽到1.0×10-5mmHg 的真空度。
为了提高真空度,将它放在300℃的烘箱中烘烤,使器壁释放出所吸附的气体分子,如果烘烤后压强变为1.333Pa 。
问器壁原来吸附了多少气体分子?解:开始时容器内气体压强为P 1=1.0×10-5mmHg=1.3×10-3pa<<1.333Pa,可忽略容器内原来的气体分子数。
烘烤后所吸附的气体分子跑到容器内,使压强变为P 1’=1.333Pa 。
又020111T V P T V 'P =,∴个个个183102301132321091.1104.22T P 1002.6T V 'P 104.221002.6V n ⨯≈⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=-- 二、“假设法”求解热学问题1、假设法求解系统温度变化时,水银柱移动问题。
⑴系统各部分温度相等时例2.如图1所示,在两端封闭,内径均匀的玻璃管中,有一长为lcm 的水银柱,在水银柱的两侧各封闭着一部分气体,当玻璃管倾斜放置,环境温度均匀时,水银柱静止于某处。
问当环境温度均匀降低时,水银柱向何方移动?解:设上、下两部分各自经等容变化,则对上部分:上上上上P T T'P P T 'T 'P ∆=∆→=; 对下部分:下下下下P TT'P P T'T 'P ∆=∆→=; ∵下上P P < , ∴下上P P ∆<∆,即水银柱将向下移动。
例3.如图2所示,两端封闭的均匀细玻璃管,管内有两部分气体A 和B ,中间用一段水银柱隔开,A 的体积大于B 的体积。
现将长时间倾置于热水容器中的玻璃管移到空气中后水平放置,问管内水银柱将如何移动?解:假设玻璃管在热水中由倾斜位置变为水平位置,水银柱将向B 端移动。
再由热水中水平位置移到空气中水平位置,水银柱静止不动。
所以玻璃管由热水中倾斜位置移到空气中水平位置的过程中,水银柱向B 端移动。
例4.如图3所示,甲、乙分别为两端封闭的U 型管,内有水银柱,水银柱面高度差为h,当两边气体温度同时升高时,h将:[ B ]A 、甲减小,乙增大;B 、甲增大,乙减小;C 、甲增大,乙增大;D 、甲减小,乙减小。
解:∵温度升高时,水银柱将向初态压强小的气体移动, ∴甲图中水银柱向A 移动,乙图中水银柱向B 移动。
⑵系统各部分温度不相等而压强相等时 例5.如图4所示,在两端封闭,粗细均匀的玻璃管内,置有长度为20cm 的水银柱,当玻璃管水平放置时,水银柱恰好在管的中央,两端长均为20cm ,此时A 、B 两边的初温分别为27℃和77℃,如果两边均升高40℃,则水银柱:[ A ]A 、向右移动;B 、向左移动;C 、保持静止;D 无法判断运动与否。
解:设左、右两部分各自经等容变化,则对左部分:左左左左左左P T T'P P T 'T 'P ∆=∆→=;对右部分:右右右右右右P T T'P P T 'T 'P ∆=∆→=;∵右左右左T T ,P P <= , ∴右左P P ∆>∆,即水银柱将向右移动。
2、假设法求解活塞移动问题。
例6.如图5所示,A 、B 是装有理想气体的气缸,它们的横截面积之比为S A :S B =1:5,活塞E 可以在水平方向无摩擦左右滑动,区域C 始终与大气相通,设外界压强为1atm 。
当整个装置保持某一温度时,气缸A 中的气体压强是6atm,活塞静止。
当气缸A 和B 的温度同时由原来的温度升高到某一温度(区域C 内的温度不变)。
则:[ A C ]A 、升温前,气缸B 内的气体的压强为2atm ; B 、升温前,气缸A 、B 内气体体积之比为1∶3;C 、开始升温,活塞要向气缸A 的方向移动;D 、升温后,活塞的移动方向是恒定的。
解:⑴升温前,对活塞:P B S B =P A S A +P 0(S B -S A ) ∴P B =2atm,即A 正确; ⑵升温前:V A :V B =L A S A :L B S B ,不能确定(∵L A 和L B 的关系未知);⑶升温时:T T 6P T T P A A ∆=∆=∆;TT 2P T T P B B ∆=∆=∆(均设为等容), ∴A B B A A A S TT10S P S T T 6S P ∆=∆<∆=∆,故活塞向A 方向移动,即C 正确; ⑷升温后,活塞向A 移动,F 合=ΔP A S A -ΔP B S B 变小,即,活塞先向A 做a变小的加速运动后做a变大的减速运动,当速度为零时开始反向运动。
故活塞作往复运动。
3.假设法求解系统移动问题例7.两容器A 和B 之间有一硬管相通,放在光滑的水平面上,A 内充有高压气体,B 内为真空。
如图6所示,若打开阈门K ,使气体沿管由A 喷入B ,在这个过程中容器将:[ B]A 、向右移动;B 、向左移动;C 、保持静止;D 无法判断运动与否。
解:假设沿管有如图5所示的虚线,则A 、B 两容器上、下两圆弧受力一定各自为零。
在K 打开时,∵P A >P B ,∴P A S 1>P B S 2,即气体对容器的合力向左,故B 正确。
三、“密度法”求解变质量问题例8.在一根一端封闭的均匀直玻璃管中,有一段5cm 长的水银柱,把质量为m 的空气封闭在玻璃管内,当玻璃管水平放置时,管内的空气柱的长度为14cm 。
现缓慢地摇动玻璃管,让一定质量的空气进入封闭在管内的空气柱中,最后当玻璃管处在竖直位置且开口向下时,空气柱的长度为16.5cm 。
设在整个过程中温度保持不变,大气压强为75cmHg 。
求后来进入玻璃管内的空气的质量。
解:设玻璃管在水平位置进入空气后气柱增长ΔL ,则:75×(14+ΔL)S=(75-5)×16.5S ∴ΔL=1.4cm 。
由恒量=ρT P知,后来进入的空气与原来封闭在管内的空气密度相同。
∴101L L m m =∆=∆。
四、“受力分析法”求解热学问题1.“受力分析法”求解系统运动状态改变时的水银柱移动问题 例9.如图7所示,在两端封闭,粗细均匀的玻璃管内,置有长度为20cm 的水银柱,当玻璃管水平放置时,水银柱恰好在管的中央,两端长均为20cm ,温度相同,压强均为76cmHg 。
当管沿水平方向加速运动时,左端空气柱长度变为19cm 。
求加速度的大小和方向。
设温度保持不变。
解:⑴由于水银柱向左移动,∴P 左>P 右,故加速度方向向右; ⑵左端:P 0L 0=P 1L 1;右端:P 0L 0=P 2L 2;对水银柱:(P 1-P 2)S=ma,即:ρ(h 1-h 2)gS=L 0S ρa, 解得:a=3.8m/s 2。
例10.两端开口的内径粗细均匀的U 型玻璃管竖直固定在小车上,U 型管水平部分长L ,竖直部分高h ,两侧玻璃管水银面高度在小车匀速运动时为3h/4(如图8所示)。
当小车在水平地面上向右加速运动时,要使管中的水银不外流,小车的加速度的大小应为多少?解:水银不外流时,左右两管水银面的高度差Δh=2h/4。
对于水平部分水银有:ρg×42hS=ρLSa m ,∴a m =L 2gh ,故a≤L2gh 。
2.“受力分析法”求解热学中的浮力问题例11.如图9所示,一玻璃管开口竖直向下插入水银槽中,处于静止状态。
水银槽上部用活塞封闭住一部分空气,将活塞向下压缩气体时(活塞未碰到玻璃管),h的变化情况是:[ D ]A 、不断增大;B 、不断减小;C 、始终不变;D 、以上结论都不对。
解:⑴在玻璃管顶部未达到液面之前:对试管内的气体有:P 增大, V 变小,故试管下落。
但是ρgV 排=mg ,∴h 不变;⑵在管顶部到达液面之下后,P 变大,V 变小。
∴F 浮<mg ,即管下落,且h 变小。
例12.如图10所示,一根上端封闭的粗细均匀的薄壁玻璃管竖直浮于水中,管中有两段空气柱,上面一段长2d ,一段长d ,中间有一段长d 的水柱隔开,平衡时管顶高出水面d 。
经晃动上、下水柱结合在一起,晃动时无气体从管中逸出。
试求晃动试管后再次达到平衡时,管顶离水面的高度。
(水的密度为ρ,大气压强为P 0。
)解:由题知:试管两次平衡时均有: ρgV 排=mg 。
∴V 排=2d ·S 恒定。
故再次平衡时有:P 2=P 0+ρg ·2d ,由玻意耳定律可得: (P 0+ρg ·3d)dS+(P 0+ρg ·2d) ·2dS=(P 0+ρg ·2d) ·2LS∴d 2d gd 3P gd 3P L 00+∙ρ+ρ+=,故d gd3P gd3P d 2L h 00∙ρ+ρ+=-=。
五、“面积法”求解理想气体的内能问题例13.一定质量的理想气体,由平衡状态A 变化到平衡状态B ,如图11所示。
则无论经过什么过程,系统必然将:[ B ]A 、对外做功;B 、内能增加;C 、从外界吸热;D 、向外界放热。
解:∵P A =P B ,V B >V A ∴T A >T B 即E A >E B 。
∴选项B 正确。
如图所示A →E →D →C →B :则气体对外做功为:W 1=S DEFH <0;外界对气体做功为:W 2=S BCHG >0;总功为W=W 1+W 2。
∵不能确定W 1和W 2的大小关系,∴不能确定W 的正负,故选项A 不正确,从而也不能确定Q 的正负,故选项C 、D 也不正确。
例14.如图12所示,为一定质量的理想气体的P-V 关系图。
气体由状态A 分别经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个不同的过程,变为状态B 、C 、D 。
已知B 、C 、D 三个状态的温度相同,Ⅰ为等容过程,Ⅲ为等压过程,表示过程Ⅱ的直线AC 的延长线 经过原点,比较这三个过程,正确的分析是:[ B C ]A 、气体内能增量ΔE Ⅰ<ΔE Ⅱ<ΔE Ⅲ;B 、气体吸收热量Q Ⅰ<Q Ⅱ<Q Ⅲ;C 、气体对外做功W Ⅰ<W Ⅱ<W Ⅲ;D 、气体的密度ρB <ρC <ρD 。
解:⑴∵T B =T C =T D ∴ΔT 相同,即ΔE Ⅰ=ΔE Ⅱ=ΔE Ⅲ;故选项A 错;⑵∵W Ⅰ=0,W Ⅱ=S ACFG <0,W Ⅲ=S ADEG <0,而W Ⅰ+Q Ⅰ=W Ⅱ+Q Ⅱ=W Ⅲ+Q Ⅲ=ΔE ,∴Q Ⅰ<Q Ⅱ,Q Ⅰ<Q Ⅱ。