气体绝热过程(高中物理解题小技巧（11）——气体图像物理意义和相互转换)

气体图像物理意义和相互转换

高中物理理想气体的规律主要有，三个实验定律：波尔定律，盖.吕萨克定律和查理定律，一个理想气体的状态方程。

用函数图像表示气体的状态变化过程，是气体规律的一个重要表现形式。

对气体规律的理解和图像物理意义的掌握，是分析气体图像问题的关键。

气体的图像有三种：P—V图，P—T图，V—T图，如图1、2、3所示

对图像物理意义和转换要进行全面的理解：

1、能够识别各图中的等值过程。

并且能

在P—V图中判定P的大小。

在P—T图中判断V的大小，

在V—T图中判定P的大小。

在P—V图中（图1），

由一定质量的理想气体状态方程，PV/T=C，（C为常熟）

得：P=（CT /V），

可见若T一定

则P与V成反比，

∴ 在P—V图中等温线是双曲线的一支，

并且T大则曲线位置高，

如图1中的气体的温度 T1>T2

图1 P—V图

在P—T图中（图2）：由一定质量的理想气体状态方程，PV/T=C，（C为常熟）

得：P=（C /V）·T

可见若V一定

则P与V成正比。

且是一条过原点的直线，

若V大则C/V小，即斜率小，

如图2中气体的温度T2>T1

图2 P—T图

在V—T图中（图3），

由一定质量的理想气体状态方程，PV/T=C，（C为常熟）

V=（C/P）T

可见若P一定，

则V与T成正比，且是一条过原点的直线，

若P大则C/P小，即斜率小，

如图3中气体的压强P2>P1。

图3 V—T图

2、能在已知的某一个图中表示的气态变化过程，转画到其他图像中的气态变化过程。

例：使一定质量的理想气体的状态按图4中箭头所示的顺序缓慢变化，已知气体在A状态的体积为10升。

（1） 将已知图改画成P—V图像，并标出A、B、C、D各态的对应位置和过程进行的方向。

（2） 将已知图改画成V—T图，并标明A、B、C、D各态的对应位置和过程进行的方向。

图4

解：已知图有四个状态A、B、C、D四个过程

A→B等压（20大气压），B→C等温（600K），

C→D等压（10大气压），D→A等温（300K）。

改画图的方法是：在循环过程中，先选出一个状态，如A态再用其它态与A态比较，画出其它状态。

（1）将已知图改画成P—V图像

根据每个状态的P、V、T，并且注意各状

态的P的大小关系，V的大小关系（因这是P—V图），

已知VA=10升 PA=20大气压

有理想气体的状态方程可以求，

VB=20升 VC=40升 VD=20升

又因为，各态之间的关系即是等温、等压，还是等容过程。

就可以将A、B、C、D四状态连成一个循环,如图5

图5

（2）将已知图改画成V—T图

方法与(1)类似，

在A→B、C→D的过程是等压过程，其连线是过原点的直线。

就可以将A、B、C、D四状态连成一个循环,如图6

图6

3、用图像判断气体变化的过程。包括：各状态的P、V、T的大小关系，物理过程的性质及内能的变化，做功的情况，吸热还是放热等。

公式△E=W+Q。（热力学第一定律也叫能量守恒定律）各物理量的意义：△E表示内能的变化，内能增加为正值，内能减小为负值，理想气体的内能只有动能，没有势能，即内能只与温度有关。

W表示功，外界对气体做功为正值，气体对外界做功为负值，有没有功值要看气体的体积是否变化，体积变大气体对外界做功；体积变小，外界对气体做功。

Q表示吸热和放热，若系统处于绝热过程，则Q=0，其它过程要具体情况具体分析。

如图6中A→B的过程是等压过程：

压强P不变，温度升高，体积增大，

A→B体积增大，说明气体对外做功，

气体对外界做功为W负值

温度升高内能增加为△E正值

∴气体一定吸收热量，Q为正值