2024屆高考物理二輪專題復習與測試第一部分專題五熱學光學原子物理第13講熱學命題點四氣體狀態(tài)變化的圖像分析方法

命題點四氣體狀態(tài)變化的圖像分析方法一定質量的氣體不同圖像的比較．項目等溫變化等容變化等壓變化圖象p-V圖像p-eq\f(1,V)圖像p-T圖像V-T圖像特點pV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高p＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小V＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強越小注意：上表中各個常量“C”意義有所不同．(可以根據克拉伯龍方程pV＝nRT確定各個常量“C”意義)(2023·廣東卷)在駐波聲場作用下，水中小氣泡周圍液體的壓強會發(fā)生周期性變化，使小氣泡周期性膨脹和收縮，氣泡內氣體可視為質量不變的理想氣體，其膨脹和收縮過程可簡化為如圖所示的p-V圖像，氣泡內氣體先從壓強為p0、體積為V0、溫度為T0的狀態(tài)A等溫膨脹到體積為5V0、壓強為pB的狀態(tài)B，然后從狀態(tài)B絕熱收縮到體積為V0、壓強為1.9p0、溫度為TC的狀態(tài)C，B到C過程中外界對氣體做功為W.已知p0、V0、T0和W.求：(1)pB的表達式；(2)TC的表達式；(3)B到C過程，氣泡內氣體的內能變化了多少？解析：(1)封閉氣體從A→B過程中發(fā)生等溫變化，根據玻意耳定律可得：p0V0＝pB×5V0，解得：pB＝eq\f(1,5)p0.(2)封閉氣體從A→C的過程中，根據查理定律可得：eq\f(p0,T0)＝eq\f(1.9p0,TC)，解得：TC＝1.9T0.(3)從B到C過程中，氣體絕熱收縮，則Q＝0根據熱力學第一定律可得：ΔU＝Q＋W，解得：ΔU＝W.表示內能增加了W.答案：(1)pB的表達式為eq\f(1,5)p0；(2)TC的表達式為1.9T0；(3)B到C過程，氣泡內氣體的內能增加了W.1.(2023·遼寧卷)“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量．“空氣充電寶”某個工作過程中，一定質量理想氣體的p-T圖像如圖所示．該過程對應的p-V圖像可能是()解析：根據eq\f(pV,T)＝C，可得p＝eq\f(C,V)T.從a到b，氣體壓強不變，溫度升高，則體積變大；從b到c，氣體壓強減小，溫度降低，因c點與原點連線的斜率小于b點與原點連線的斜率，c態(tài)的體積大于b態(tài)體積．故選B.答案：B2.如圖，一定質量的理想氣體從狀態(tài)A沿直線變化到狀態(tài)B的過程中，其體積()A．保持不變B．逐漸變大C．逐漸變小D．先變小后變大解析：將t軸上絕對零度(即－273℃)點D與點A、點B連接起來，AD與BD均表示氣體的等容變化，由數(shù)學知識得知：等容線斜率越大，eq\f(p,T)越大，由氣態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C得知，體積越小．由圖知，AD斜率較大，BD斜率較小，則AD線對應的氣體體積較小，BD線對應的體積較大，故氣體由A變化到B，體積逐漸增大．故選B.答案：B3.如圖所示，某理想氣體從狀態(tài)A依次經過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)．這就是“卡諾循環(huán)”，則()A．A到B過程，氣體從外界吸收熱量B．B到C過程，氣體分子的平均動能增加C．C到D過程，氣體對外界做正功D．D到A過程，氣體分子撞擊器壁單位面積上的作用力減小解析：A到B過程，V增大，氣體對外做功，溫度不變，所以氣體從外界吸收熱量，A項正確；B到C過程，絕熱膨脹，氣體對外做功，即Q＝0，W<0，根據ΔU＝W＋Q可知ΔU<0，即內能減小，溫度降低，氣體分子的平均動能減