由于高中物理热学专题的内容较为复杂,包括气体性质、热力学第一定律和热力学第二定律等,因此需要学生掌握一定的解题技巧和方法。以下是一些热学专题大题及其相关例题:
例题一:
【例题】一个容积为3×10^{-3}m^{3}的密闭容器中,装有0.5kg 27℃的氢气,若容器中氢气温度升高到127℃,求容器内氢气分子热运动的平均动能增大多少?氢气内能增加了多少?
【分析】
根据理想气体状态方程求出温度升高时气体的压强,再根据温度是分子平均动能的标志求出氢气分子热运动的平均动能的变化量。根据热力学第一定律求出氢气内能的变化量。
【解答】
气体体积不变,气体发生等容变化,由查理定律得:$\frac{P_{1}}{T_{1}} = \frac{P_{2}}{T_{2}}$
解得:$P_{2} = 3.5 \times 10^{5}Pa$
温度升高时,气体发生等容变化,由查理定律得:$\frac{P_{1}}{T_{1}} = \frac{P_{2}}{T_{2} + \bigtriangleup T}$
解得:$\bigtriangleup T = 675K$
氢气分子热运动的平均动能增大量为:$\bigtriangleup E_{k} = \frac{3}{2}n_{A}\bigtriangleup T = \frac{3}{2} \times 6.02 \times 10^{23} \times 675 \times kJ = 3.4 \times 10^{6}kJ$
氢气内能增加了:$\bigtriangleup U = W + Q = P_{2}S\Delta V + Q = P_{2}S \times 3 \times 10^{- 3}m^{3} + Q$
解得:$Q = 3.4 \times 10^{6}kJ$
例题二:
【例题】在一定温度下,一个容积不变的密闭容器中加入2mol氢气和1mol氮气,发生反应N_{2}(g) + 3H_{2}(g) \rightleftharpoons 2NH_{3}(g) ΔH < 0。达到平衡后,氨气的体积分数为a\%;若在相同条件下,按下列配比在原容器中加入反应物,平衡后氨气的体积分数仍为a\%的是( )
A.向容器中再加入1mol氨气
B.向容器中再加入1mol氮气和3mol氢气
C.向容器中再加入2mol氮气和6mol氢气
D.向容器中再加入1mol氮气、4mol氨气和4mol氢气
【分析】
本题考查化学平衡的影响因素,题目难度中等,明确化学平衡的影响因素为解答关键,注意掌握化学平衡及其影响,试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力。
【解答】
A.向容器中再加入$1mol$氨气,相当于加入$1mol$氮气和$3mol$氢气,相当于加入氮气的物质的量为原来的$\frac{1}{2}$倍,氢气的物质的量为原来的$3$倍,与原平衡互为等效平衡,平衡时氨气的体积分数仍为$a\%$,故A正确;
B.向容器中再加入$1mol$氮气和$3mol$氢气,相当于加入$2mol$氢气和$1mol$氮气,与原平衡互为等效平衡,平衡时氨气的体积分数仍为$a\%$,故B正确;
C.向容器中再加入$2mol$氮气和$6mol$氢气,氮气的物质的量为原来的$2$倍、氢气的物质的量为原来的$6$倍,与原平衡互为等效平衡,但浓度不等,平衡时氨气的体积分数大于$a\%$,故C错误;
D.向容器中再加入$1mol$氮气、$4mol$氨气和$4mol$氢气,相当于加入$4mol$氨气和$4mol$氢气,与原平衡互为等效平衡,但浓度不等,平衡时氨气的体积分数大于$a\%$,故D错误。
故选AB。
以上两个例题分别考查了热力学第一定律和等效平衡的知识点,解题时注意分析清楚题目所
以下是一篇高中物理热学专题大题的例题及其解析:
题目:在一个密闭的房间里,有空气、水蒸气和氧气三种气体,已知氧气分子和氢气分子均无规则运动,则下列说法正确的是( )
A.房间内一定存在扩散现象
B.房间内一定不存在扩散现象
C.房间内气体分子的运动是无规则的,但具有一定的速度
D.房间内气体分子的运动是无规则的,但具有动能和势能
解析:扩散现象是分子无规则运动的结果,因此房间内一定存在扩散现象,选项A正确,B错误。气体分子运动是无规则的,但具有一定的速度和动能,选项C错误,D正确。
答案:A、D。
高中物理热学专题大题常见问题包括以下几种:
1. 气体等温变化时,如何根据理想气体状态方程求出气体压强?
2. 气体等容变化时,如何根据气体实验定律求出气体压强?
3. 气体对外做功和内能的关系是什么?
4. 气体做功的方式有哪些?
5. 热力学第一定律和热容的定义是什么?
6. 如何根据热力学第一定律求出气体温度的变化?
7. 气体压强的微观解释是什么?
8. 气体的流速和压强的关系是什么?
9. 液体表面张力产生的原因是什么?
10. 毛细现象是什么?如何判断液体是否具有毛细现象?
以下是一些相关例题:
1. 某理想气体在等温变化过程中,体积从V1变化到V2,求气体压强的变化。
解:根据理想气体状态方程,有:
PV/T = 常数
由于气体等温变化,所以温度不变,即T不变。又因为体积从V1变化到V2,所以气体压强变化量为:
ΔP = P2 - P1 = k(V2 - V1) / T
其中k为气体常数。
2. 某气体在等容变化过程中,从外界吸收热量Q,求气体压强的变化。
解:根据气体实验定律,有:
P = nRT/V
其中n为摩尔数,R为气体常数。由于气体等容变化,所以对外不做功,又因为吸收热量Q,所以根据热力学第一定律,有:
ΔU = Q + W = W = 0
由于气体不做功,所以体积不变,即V不变。代入气体实验定律公式可得:P = nRT / V = 常数。由于外界对气体做功,所以气体压强增大。
以上是高中物理热学专题大题的一些常见问题和相关例题,通过这些题目可以更好地理解和掌握热学知识。
