1、第 21 点 热力学定律与气体实验定律的结合热力学第一定律与气体实验定律的结合量是气体的体积和温度，当温度变化时，气体的内能变化；当体积变化时，气体将伴随着做功解题时要掌握气体变化过程的特点：1等温过程：内能不变 U 0.2等容过程：W0.3绝热过程：Q0.对点例题 如图 1 所示，体积为 V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为 2.4T0、压强为 1.2p0的理想气体p 0和 T0分别为大气的压强和温度已知：气体内能 U 与温度 T 的关系为 UaT，a 为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的求：图 1(1)气缸内气体与大气达到平衡时的体积
2、V1；(2)在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量 Q.解题指导 (1)在气体由压强 p1.2p 0，下降到 p0的过程中，气体体积不变，温度由 T2.4T 0变为 T1，由查理定律得 T1T p0p在气体温度由 T1变为 T0的过程中，体 积由 V 减小到 V1，气体压强不变，由盖吕萨克定律得VV1 T1T0解得，V 1 V12(2)在活塞下降过程中，活塞 对气体做的功为Wp 0(VV 1)在这一过程中，气体内能的减少量 为Ua(T 1T 0)由热力学第一定律得，气缸内气体放出的热量为QWU解得 Q p0VaT 012答案 (1) V (2) p0VaT 012 12规律总结 气体实验定律与
3、热力学定律的综合问题的解题思路：(1)气体实验定律的研究对象是一定质量的理想气体(2)分清气体的变化过程是求解问题的关键(3)理想气体体积变化对应着做功；温度变化，内能一定变化(4)结合热力学第一定律求解如图 2 所示，横截面积 S10cm 2的活塞，将一定质量的理想气体封闭在竖直放置的圆柱形导热气缸内，开始活塞与气缸底部距离 H30cm.在活塞上放一重物，待整个系统稳定后测得活塞与气缸底部距离变为 h25cm.已知外界大气压强始终为 p0110 5Pa，不计活塞质量及其与气缸之间的摩擦，取 g10m/s 2.求：图 2(1)所放重物的质量；(2)在此过程中被封闭气体与外界交换的热量答案 (1)2kg (2) 放出 6J 热量解析 (1)封闭气体发生等温变化气体初状态的压强为 p1110 5Pa气体末状态的压强为 p2p 0 mgS根据玻意耳定律得 p1HSp 2hS联立式解得：m2kg(2)外界对气体做功 W(p 0Smg)(Hh) 根据热力学第一定律知 U WQ 0联立式解得 Q6J，即放出 6J 热量
