高中物理热学公式知识点和相关例题如下:
知识点一:热力学第一定律
1. 内容:物体内能的增加,等于外界对物体做的功和物体吸收热量的和。可以用下面的公式表示:ΔU=W+Q
2. 符号法则:外界对物体做功,W取正值,物体对外界做功,W取负值;物体吸收热量,Q取正值,物体放出热量,Q取负值。
3. 能量的转化与转移
能量的转化是由做功来完成的,而且能量在转化过程中总量保持不变。能量的转移是由热传递来完成的,在转移过程中,总能量也是保持不变的。
例题:
1. 火箭刚发射时,高温火焰直向下喷射到发射台台底,为了保护台底,需在发射台底建造一个大水池,让火焰喷射到水池中,利用水吸收火焰的热量来给台底降温。当火焰温度降至与水相同时,由于不断吸热,水不沸腾。但此时仍要继续从外界吸收热量,使水温保持在100℃以下。已知当地为标准大气压,水的沸点为100℃,水的质量为50kg,比热容为4.2×10³J/kg℃,求此水池的面积。
解题思路:
根据热量平衡原理得出方程:Q_{放} = Q_{吸} = cm\Delta t = Q_{吸} = c_{水}m_{水}(t - t_{0}) = 4.2 × 10^{3}J/(kg \cdot^{\circ}C) × 50kg × (t - 100^{\circ}C) = Q_{吸} = W_{吸} = \Delta U = W_{外} + Q_{放} = W_{外} + c_{水}m_{水}(t - t_{0}),解得t = 750^{\circ}C。
解得:S = \frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t} = \frac{4.2 × 10^{3} × 50 × (750 - 100)}{4.2 × 10^{3}}m^{2} = 75m^{2}。
答案:此水池的面积至少为75m^2。
知识点二:热力学第二定律
热力学第二定律有几种不同的表述方式:克劳修斯表述、开尔文-普朗克表述和熵表述。其中克劳修斯表述为不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化(不是不引起变化而是不能证明)。
例题:
一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速是180r/min,该汽油机每秒钟内完成多少个冲程?做功多少次?
解题思路:飞轮转速是180r/min=3r/s,即每秒钟飞轮转动3转,完成6个工作循环;一个工作循环有四个冲程,所以每秒钟有6×4=24个冲程;只有做功冲程对外做功,所以每秒钟做功次数为冲程数的四分之一。
解:汽油机每秒钟内完成冲程个数为$24 \div 2 = 12$个;完成一个工作循环曲轴转动$2$周,对外做功一次;所以每秒钟做功$6$次。
答案:该汽油机每秒钟内完成$12$个冲程;做功$6$次。
以上是高中物理热学公式知识点和相关例题,供您参考。建议在做题过程中不断巩固加深对知识点的理解,同时注意公式中各个字母的含义及单位。
高中物理热学公式知识点:
1. 热力学第一定律:ΔU = W + Q,表示物体内能的增加等于外界对物体做的功和物体吸收(放出)的热量之和。
2. 热力学第二定律:不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响;不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,说明自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
相关例题:
1. 一绝热容器中装有一定量的气体,如果气体的压强不变,那么下列哪个过程是不可能发生的是( )
A. 气体膨胀对外做功,同时从外界吸热
B. 气体被压缩,同时从外界吸热
C. 气体被压缩,同时向外界放热
D. 气体温度升高,同时从外界吸热
解析:本题考查了热力学第一定律和热力学第二定律的应用。
解:A.气体膨胀对外做功,同时从外界吸热,由于是绝热容器,故气体内能不变,故A错误;
B.气体被压缩,外界对气体做功,同时从外界吸热,由于是绝热容器,故气体内能不变,故B错误;
C.气体被压缩,外界对气体做功,同时向外界放热,根据热力学第一定律可知气体内能减小,故C正确;
D.气体温度升高,内能增加,同时从外界吸热,故D错误。
故选C。
高中物理热学公式知识点
一、热力学第一定律
1. 内容:物体内能的增加,等于外界对物体做的功和物体吸收热量的和。可以用下面的两种方式改变物体的内能。
2. 表达式:ΔU=W+Q
二、理想气体的状态方程
$pV = nRT$
其中,p为气体压强,V为气体体积,n为气体物质的量,R为气体常数,T为热力学温度。
三、热力学第二定律
热力学第二定律有几种表述方式:克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述。其中克劳修斯表述为不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。
例题:
一理想气体状态变化过程如下:先保持压强不变,让体积膨胀,然后保持体积不变,让温度升高。这一过程气体对外做了多少功?从外界吸入了多少热量?
分析:根据理想气体状态方程,体积膨胀时温度降低,体积不变时温度升高。根据热力学第一定律,气体对外做功,内能减少,所以气体必然从外界吸热。由于气体先保持压强不变,再保持体积不变,所以对外做的功有两个过程。
答案:气体对外做了膨胀功W=-p(V2-V1),又因为气体从外界吸热Q=W+ΔU,所以Q=ΔU-p(V2-V1)。
常见问题:
1. 什么是理想气体?它的特点是什么?
答:理想气体是一种理想化的模型,真实气体中所有分子的大小以及分子间相互作用力都可以忽略不计。理想气体的特点是分子势能为零(即不考虑分子间的作用力),分子运动速度接近于宏观速度。
2. 什么是热力学温度?它与摄氏温度的关系是什么?
答:热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一,用T表示。热力学温度和摄氏温度的关系是T=t+273.15。在任何情况下,热力学温度都不可能高于无限大。
3. 什么是内能?它与什么因素有关?
答:物体内所有分子动能和势能的总和叫做物体的内能。内能的大小与物体的质量、温度、体积以及物态有关。一般来说,同一物体的温度越高,内能越大。
