高中物理热学部分的口诀表和相关例题如下:
口诀表:
温度一定看比热,比热一定看密度。密度一定看质量,质量一定看温度变化。
吸热多少看Q,升温多少看ΔT。升温多少看吸热Q/ΔT,Q/ΔT比值一定看比热c。
相关例题:
例1】(2021·江苏·原创信息·模拟)某物体质量为2kg,吸收热量后温度升高了5℃,若物体吸收的热量全部被水吸收,则可使( )
A. 质量为5kg的水温度升高1℃ B. 质量为5kg的水温度升高2℃ C. 质量为1kg的水温度降低5℃ D. 质量为1kg的水温度降低1℃
【分析】
本题考查了学生对吸热公式$Q_{吸} = cmmathrm{Delta}t$的掌握和运用,因条件已给出,难度不大。
【解答】
由$Q_{吸} = cmmathrm{Delta}t$可得,水吸收的热量:Q_{吸} = c_{水}m_{水}mathrm{Delta}t_{水} = c_{水} × 2kg × 5℃ = 50J/(kg cdot^{circ}C) × m_{水} × mathrm{Delta}t_{水},
A.由题意可知,水的质量为$m_{水} = frac{Q_{吸}}{c_{水}mathrm{Delta}t_{水}} = frac{50J/(kg cdot^{circ}C) times 5kg}{50J/(kg cdot^{circ}C) times 1^{circ}C} = 2.5kg$,故A错误;
B.由题意可知,水的质量为$m_{水} = frac{Q_{吸}}{c_{水}mathrm{Delta}t_{水}} = frac{50J/(kg cdot^{circ}C) times 5kg}{50J/(kg cdot^{circ}C) times 2^{circ}C} = 2.5kg$,故B错误;
C.由题意可知,水的质量为$m_{水} = frac{Q_{吸}}{c_{水}mathrm{Delta}t_{水}} = frac{50J}{kg cdot^{circ}C}$ × 1kg × 5^{circ}C = 25J,故C错误;
D.由题意可知,水的质量为$m_{水}$不变,吸收热量后温度升高了$5^{circ}C$,则可使质量为$1kg$的水温度降低$mathrm{Delta}t = frac{Q_{吸}}{c_{水}mathrm{Delta}t_{水}} = frac{Q}{c_{水}mathrm{Delta}t}$,故D正确。
故选D。
根据口诀表可知,物体吸收的热量全部被水吸收时,水的质量与物体吸收的热量成正比。由题意可知,水的质量为$m_{水}$不变,吸收热量后温度升高了$5^{circ}C$,则可使质量为$1kg$的水温度降低$mathrm{Delta}t = frac{Q}{c_{水}mathrm{Delta}t}$。
例2】(2020·江苏·模拟)下列说法正确的是( )
A.物体的内能增加时,其分子平均动能可能减小
B.气体压强是由气体分子间的斥力产生的
C.气体从外界吸收热量,其内能可能减小
D.布朗运动是液体分子的运动,证明分子永不停息地做无规则运动
【分析】
物体的内能增加时,可能是物体的温度升高;气体压强是由大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起;根据热力学第一定律分析内能的变化;布朗运动是固体颗粒的运动。
本题考查了热力学第一定律和布朗运动等知识点。这种题型知识点广,多以基础为主,只要平时多加积累,难度不大。
【解答】
A.物体的内能增加时,可能是物体的温度升高,分子平均动能增大;故A错误;
B.气体压强是由大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起;故B错误;
C.根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量时若同时对外做功则内能可能减小;故C正确;
D.布朗运动是固体颗粒的运动;故D错误。
高中物理热学部分的口诀表可以帮助同学们记忆热学知识,以下是相关例题:
口诀:气体等容变化,等温变化,查理定律都适用;做功和热传递,内能变化一齐数;气体等容变化,体积不变压强变;气体温度不变,内能变化只做功。
例题:一个容积为3×10^-2m^3的容器中,装有1kg温度为27℃、压强为1.5×10^5Pa的氧气,如果改用加热的方法使容器内的氧气升温到原来的温度,设氧气的体积保持不变,求氧气需要吸收的热量。(已知氧气的比热容为0.9×10^3J/(kg·℃))
解:氧气原来的体积为V_{0} = 3 × 10^{- 2}m^{3},原来的压强为p_{0} = 1.5 × 10^{5}Pa,原来的温度为t_{0} = 27℃,氧气的摩尔质量为M = 32g/mol,则原来氧气的物质的量为n_{0} = frac{m}{M} = frac{1kg}{32g/mol} = 0.03125mol。
根据查理定律有:frac{p_{0}}{V_{0}} = frac{p}{V} + frac{ΔT}{T_{0}},其中p = p_{0} - Δp = p_{0} - Delta p_{1} = p_{0}(1 - frac{Delta p}{Delta p_{0}})
解得Δp_{1} = 2 × 10^{4}Pa。
氧气体积不变时,根据玻意耳定律有:p_{0}V_{0}(T - t) = pV,其中T为末温。
解得:T = 37.5℃。
根据比热容的定义有:Q = mcΔT = 32g/mol × 1kg × (37.5℃ - 27℃) = 4.5 × 10^{3}J。
所以氧气需要吸收的热量为4.5 × 10^{3}J。
以上解题过程中,口诀表和例题相结合,有助于理解和记忆热学知识。
高中物理热学部分口诀表
一、比热容口诀:
比热容大小,升高一摄氏度,质量越大,比热容越大。
二、热力学第一定律口诀:
做功和传递,总能量守恒;吸热为正,放热为负。
相关例题:
例1:一钢瓶中装有氧气,压力为P1,温度为T1,求钢瓶内氧气分子的平均速率和平均平动动能。
分析:钢瓶内氧气分子的总质量m与总动能E均由温度决定,而温度由分子的平均动能决定。
解:由理想气体分子质量公式m=M/NA=ρvNA=ρv3/M4π2kT1,其中ρ为气体密度,得m=ρv3/3kT1。
由$E=3kT/2$得E=3k(T1-T0)/2,其中$T0$为环境温度。
例2:一钢瓶内气体,温度为T时压强为P,用去一半气体后,剩余气体压强变为多少?
分析:气体压强是由大量气体分子对容器壁的频繁碰撞产生的。用去一半气体后,分子数变少,但分子运动的速度不变,因此气体压强不变。
解:由玻意耳定律得P1V1=P2V2,其中V1为原来气体体积,V2为剩余气体体积。
常见问题:
一、为什么在一定质量的气体中,温度越高,分子运动的平均速率越大?
答:温度是分子平均动能的标志。温度越高,分子运动越激烈,分子平均速率越大。
二、为什么在一定质量的气体中,温度越高,分子间距离越大?
答:温度越高,分子运动越激烈,分子间相互碰撞的机会越少,因此分子间距离越大。同时温度越高,分子间相互碰撞后进入分子间势能区域的机会越多,气体对外界做功的机会越多。