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回归原点13　热学
1．热力学第一定律：ΔU＝W＋Q
符号法则：体积增大，气体对外做功，W为“－”；体积减小，外界对气体做功，W为“＋”。
气体从外界吸热，Q为“＋”；气体对外界放热，Q为“－”。
温度升高，内能增加，ΔU取“＋”；温度降低，内能减少，ΔU取“－”。
三种特殊情况：(1)等温变化：ΔU＝0，即W＋Q＝0。
(2)绝热膨胀或压缩，Q＝0，即ΔU＝W。
(3)等容变化：W＝0，即ΔU＝Q。
2．理想气体状态方程
(1)适用条件：一定质量的理想气体，三个状态参量同时发生变化。
(2)公式：或＝C(常数)。
(3)含密度式：。
3．克拉伯龙方程：pV＝nRT
R为普适气体恒量，n为摩尔数。
4．理想气体三个实验定律
(1)玻意耳定律：m一定，T不变
p1V1＝p2V2或pV＝C(常数)。
(2)查理定律：m一定，V不变
或＝C(常数)。
(3)盖 吕萨克定律：m一定，p不变
或＝C(常数)。
注意：计算时公式两边T必须统一为热力学单位，其他两边单位相同即可。
1．两种分子模型
(1)球体模型(固体、液体)
(2)立方体模型(气体)
2．气体压强的问题
(1)活塞模型
分析思路：先对活塞或液柱进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。
(2)连通器模型
3．气体状态变化图像
(1)等温变化p V图像
(2)等压变化V T图像
(3)等容变化p T图像
4．理想气体状态变化过程中的内能变化
[典例1]　(人教版教材选择性必修第三册P30T3改编)(2024·海南卷)如图为用铝制易拉罐制作的温度计，一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)，吸管与罐连接处密封良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐的容积为330 cm3，薄吸管横截面积为0.5 cm2，罐外吸管总长度为20 cm，当温度为27 ℃(300 K)时，油柱离罐口10 cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是(　　)
A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏
B．该装置所测温度不高于31.5 ℃
C．该装置所测温度不低于23.5 ℃
D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大
[听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[典例2]　(人教版教材选择性必修第三册P30T2改编)中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K，最终降到300 K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。
[听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
回归原点13　热学
典例1　B　[温度变化时，封闭气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律有，又V0＝330 cm3＋0.5×10 cm3＝335 cm3，T0＝300 K，V＝330＋0.5x(cm3)，T＝t＋273(K)，解得t＝x＋(℃)，则吸管上标注等差温度值刻度均匀，A错误；当x＝20 cm时，所测温度最高，代入A项表达式可得t≈31.5 ℃，B正确；当x＝0时，所测温度最低，代入A项表达式可得t≈22.5 ℃，C错误；缓慢把吸管拉出来一些，封闭气体的温度和压强均不变，因此封闭气体的体积不变，则油柱离罐口距离不变，D错误。]
典例2　解析：设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2，罐的容积为V0，由题意知p1＝p0、T1＝450 K、V1＝V0、T2＝300 K、V2＝ ①
由理想气体状态方程得 ②
代入数据得p2＝0.7p0 ③
对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，罐的容积为V'0，由题意知
p3＝p0、V3＝V'0、p4＝p2 ④
由玻意耳定律得p0V'0＝p2V4 ⑤
联立③⑤式，代入数据得V4＝V'0 ⑥
设抽出的气体的体积为ΔV，由题意知
ΔV＝V4－V'0 ⑦
故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为 ⑧
联立⑥⑦⑧式，代入数据得。
答案：
5/5(共20张PPT)
回归原点13　热学
回归原点——回归教材核心 感悟经典案例
[核心考点]
1．热力学第一定律：ΔU＝W＋Q
符号法则：体积增大，气体对外做功，W为“－”；体积减小，外界对气体做功，W为“＋”。
气体从外界吸热，Q为“＋”；气体对外界放热，Q为“－”。
温度升高，内能增加，ΔU取“＋”；温度降低，内能减少，ΔU取“－”。
三种特殊情况：(1)等温变化：ΔU＝0，即W＋Q＝0。
(2)绝热膨胀或压缩，Q＝0，即ΔU＝W。
(3)等容变化：W＝0，即ΔU＝Q。
2．理想气体状态方程
(1)适用条件：一定质量的理想气体，三个状态参量同时发生变化。
(2)公式：＝或＝C(常数)。
(3)含密度式：＝。
3．克拉伯龙方程：pV＝nRT
R为普适气体恒量，n为摩尔数。
4．理想气体三个实验定律
(1)玻意耳定律：m一定，T不变
p1V1＝p2V2或pV＝C(常数)。
(2)查理定律：m一定，V不变
＝或＝C(常数)。
(3)盖-吕萨克定律：m一定，p不变
＝或＝C(常数)。
注意：计算时公式两边T必须统一为热力学单位，其他两边单位相同即可。
[核心解读]
1．两种分子模型
(1)球体模型(固体、液体)
(2)立方体模型(气体)
2．气体压强的问题
(1)活塞模型
分析思路：先对活塞或液柱进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。
(2)连通器模型
3．气体状态变化图像
(1)等温变化p-V图像
(2)等压变化V-T图像
(3)等容变化p-T图像
4．理想气体状态变化过程中的内能变化
[经典案例]
[典例1]　(人教版教材选择性必修第三册P30T3改编)(2024·海南卷)如图为用铝制易拉罐制作的温度计，一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)，吸管与罐连接处密封良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐的容积为330 cm3，薄吸管横截面积为0.5 cm2，罐外吸管总长度为20 cm，当温度为27 ℃(300 K)时，油柱离罐口10 cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是(　　)
A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏
B．该装置所测温度不高于31.5 ℃
C．该装置所测温度不低于23.5 ℃
D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大
√
B　[温度变化时，封闭气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律有＝，又V0＝330 cm3＋0.5×10 cm3＝335 cm3，T0＝300 K，V＝330＋0.5x(cm3)，T＝t＋273(K)，解得t＝x＋(℃)，则吸管上标注等差温度值刻度均匀，A错误；当x＝20 cm时，所测温度最高，代入A项表达式可得t≈31.5 ℃，B正确；当x＝0时，所测温度最低，代入A项表达式可得t≈22.5 ℃，C错误；缓慢把吸管拉出来一些，封闭气体的温度和压强均不变，因此封闭气体的体积不变，则油柱离罐口距离不变，D错误。]
[典例2]　(人教版教材选择性必修第三册P30T2改编)中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为450 K，最终降到300 K，
因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。
[解析]　设火罐内气体初始状态参量分别为p1、T1、V1，温度降低后状态参量分别为p2、T2、V2，罐的容积为V0，由题意知p1＝p0、T1＝450 K、V1＝V0、T2＝300 K、V2＝ ①
由理想气体状态方程得＝ ②
代入数据得p2＝0.7p0 ③
对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为p3、V3，末态气体状态参量分别为p4、V4，罐的容积为V′0，由题意知p3＝p0、V3＝V′0、p4＝p2 ④
由玻意耳定律得p0V′0＝p2V4 ⑤
联立③⑤式，代入数据得V4＝V′0 ⑥
设抽出的气体的体积为ΔV，由题意知
ΔV＝V4－V′0 ⑦
故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为＝ ⑧
联立⑥⑦⑧式，代入数据得＝。
[答案]　
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