高中物理人教版热学部分的公式包括:
1. 理想气体的状态方程:$pV = nRT$。
2. 热力学温度与摄氏温度的关系:$T = t + 273.15$。
3. 内能:$U = mc^{2} + U_{m}$,其中$U_{m}$为分子动能的总和,包括所有分子的平动、转动和振动动能的平均值。
4. 热力学第一定律:$\Delta U = Q + W$,对于气体,内能的变化还可以用气体对外界做功和外界对气体做功两种方式来量度。
5. 理想气体的等容变化和等压变化。
6. 焓和熵的变化:$\Delta H = Qp$,$\Delta S = \Delta H - T\Delta S$。
请注意,这只是热学部分的一部分公式,而且有许多公式需要具体问题具体分析。建议查阅相关教材或咨询专业教师。
题目:一个质量为m的物体在一个恒定的绝热容器中,受到一个恒定的电热器加热,容器和电热器的初始温度为T0。求经过一段时间t后,物体的温度T。
解答:
根据热力学第一定律,物体吸收的热量Q等于物体增加的内能ΔU,即Q = ΔU。由于物体没有对外做功,所以ΔW = 0。
对于绝热容器中的物体,热量不能传递,所以Q = 0。因此,ΔU = ∫dQ = ∫kTdt = m(T - T0)k,其中k是玻尔兹曼常数。
物体的温度T可以通过理想气体状态方程PV = nRT来求解。假设物体的初始体积为V0,初始压力为P0,那么经过一段时间t后,物体的体积变为V。根据理想气体状态方程,有P0V0 = nRT0和P(V - V0) = nRT,其中n是物体的摩尔数。
将这两个式子代入热力学第一定律的表达式中,得到ΔU = m(T - T0)k + nR(V - V0)。由于ΔU = mCv(T - T0),其中Cv是物体的定容比热容,所以可以得到T = (T0 + mCv(V - V0) / m)k + nR(V - V0)。
其中mCv和nR都是已知常数。这个公式可以用来求解经过一段时间t后物体的温度T。
希望这个例题能够帮助你理解热力学第一定律在热学中的应用。