- 高三物理热学公式
高三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$\Delta U$表示系统内能的增量或热力学能增量,$W$表示外界对系统做的功,$Q$表示系统吸收的热量。
2. 热容:物体温度改变时吸收或放出热量的能力,用C表示。
3. 热容方程:$C = \frac{m}{\Delta T}$,其中$\Delta T$表示物体温度的变化量,$m$表示物体的质量。
4. 理想气体的状态方程:$pV = nRT$,其中$p$表示压强,$V$表示体积,$n$表示摩尔数,$R$表示气体常数,$T$表示绝对温度。
5. 热力学第二定律:热量不能自发地从低温物体传到高温物体(可逆或不可逆过程)。
此外,还有玻尔兹曼熵公式、斯特藩-玻尔兹曼关系等热学公式。建议结合具体问题,选择合适的公式进行计算。
相关例题:
题目:一个质量为 m 的金属块放在一个盛水的容器中,金属块与容器底部接触并挤压容器,已知金属块的比热容为 c1,容器的比热容为 c2,水的密度为 ρ,水的质量为 M,求金属块在水中吸收的热量 Q。
解:
根据热力学第一定律,金属块在水中吸收的热量可以表示为:
Q = mcΔT
其中,ΔT 是温度变化量。
由于金属块与容器底部接触并挤压容器,所以金属块与容器之间存在热传导。根据热传导的基本公式,有:
Q = αFΔS
其中,α 是热传导系数,F 是接触面积,ΔS 是面积变化量。
由于金属块与容器之间存在相对运动,所以金属块对容器底部产生压力 F。根据牛顿第三定律,容器对金属块产生反作用力 F'。因此,接触面积 F 等于金属块和容器的接触面积之和。
假设金属块的体积为 V1,容器的体积为 V2,水的体积为 V3。由于金属块与容器底部接触并挤压容器,所以金属块的体积变化量为 ΔV1 = V1 - V2。水的体积变化量为 ΔV3 = V3 - M/ρ。
Q = mcΔT
Q = α(V1 - V2)ΔV1
Q = c2MΔV3
Q = c1mΔT + c2MΔV3
其中,c 是水的比热容。
解以上方程组可以得到 Q = mcΔT = (c1m + c2M)ΔV3 - α(V1 - V2)ΔV1。
因此,金属块在水中吸收的热量 Q 为:
Q = mc(T2 - T1) + c2M(V3 - M/ρ) - α(V1 - V2)(V1 - V2)
其中,T1 和 T2 分别是金属块和水的初始温度。
例如,假设金属块的质量为 50g,比热容为 0.45J/(g·℃),水的质量为 500g,密度为 1g/cm³,初始温度为 20℃,最终温度为 30℃,容器的比热容为 4J/(g·℃),接触面积为 5cm²。代入上述公式可得:
Q = 50 × 0.45 × (30-20) + 4 × 500 × (5-50/1) - 5 × (5-5) × (5-5) = 765J
即金属块在水中吸收了 765J 的热量。
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