高中物理热学公式有以下几个:
1. 热力学第一定律:$\Delta U = W + Q$,其中$\Delta U$表示物体系统的内能变化,$W$表示外界对物体系统做的功,$Q$表示物体系统吸收的热量。
2. 热容:$c = \frac{m \cdot \Delta T}{Q}$,其中$c$表示物体的热容,$m$表示物体的质量,$\Delta T$表示温度的变化量,$Q$表示物体系统吸收的热量。
3. 比热容:比热容是单位质量的物质温度升高$1^{\circ}C$所吸收的热量。常见物质的比热容有:水$4.2 \times 10^{3}J/(kg \cdot^{\circ}C)$,冰$2.1 \times 10^{3}J/(kg \cdot^{\circ}C)$,酒精$2.4 \times 10^{3}J/(kg \cdot^{\circ}C)$等。
4. 热力学第二定律:克氏表述:不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响,或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
此外,高中物理热学公式还有玻尔兹曼熵公式、理想气体的状态方程等。
【例题】
过程一:将一定量的理想气体(其初始温度为T1)进行等压压缩,直至其温度降至T2。在这个过程中,气体对外做功为W1,同时向外界传递热量为Q。
过程二:将同一理想气体进行等容加热,直至其温度升至T3。在这个过程中,气体向外界传递热量为Q1,外界对气体做功为W2。
现在需要求出这两个过程中气体内能的改变量。
解法:
根据热力学第一定律,气体内能的改变量可以表示为:ΔU = Q + W
对于过程一,有:ΔU1 = Q1 + W1
由于气体是等压压缩的,所以有:P1V1 = P2V2 = 恒量
其中P1和V1分别为初始状态下的气体压强和体积,P2和V2分别为最终状态下的气体压强和体积。因此有:W1 = P2V2 - P1V1 = 恒量
由于气体是等温压缩的,所以有:T1 = T2
因此,有:Q1 = ΔU1 - W1 = (T2 - T1)n + W1
其中n为理想气体的摩尔数。
对于过程二,有:ΔU2 = Q2
由于气体是等容加热的,所以有:Q2 = nCv,m(T3 - T2)
其中Cv,m为理想气体的定压热容和定容热容之比。
因此,有:ΔU = ΔU1 + ΔU2 = (T2 - T1)n + nCv,m(T3 - T2) + Q2
其中Q2的值可以根据题目中的已知条件求出。
答案:根据题目中的已知条件,可以求出Q2的值,进而求出ΔU的值。
【答案仅供参考】
以上是一个高中物理热学公式的例题,通过求解气体内能的改变量来展示热力学第一定律的应用。需要注意的是,这个例题只是一个简单的模型,实际应用中可能涉及到更复杂的情况。