高考物理復習 高效學習方略 111 熱學課件.ppt

第十一章熱學 考綱導航考綱展示1 分子動理論的基本觀點和實驗依據(jù) 2 阿伏加德羅常數(shù) 3 氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布 4 溫度是分子平均動能的標志 內(nèi)能 5 固體的微觀結(jié)構(gòu) 晶體和非晶體 6 液晶的微觀結(jié)構(gòu) 7 液體的表面張力現(xiàn)象 8 氣體實驗定律 9 理想氣體 10 飽和蒸汽 未飽和蒸汽和飽和蒸汽壓 11 相對濕度 12 熱力學第一定律 13 能量守恒定律 14 熱力學第二定律 15 要知道中學物理中涉及的國際單位制的基本單位和其他物理量的單位 包括攝氏度 標準大氣壓 實驗十二 用油膜法估測分子的大小 權(quán)威解讀1 考查阿伏加德羅常數(shù)及分子大小 分子質(zhì)量 分子數(shù)目等微觀量的估算 2 考查分子的平均動能 熱運動和布朗運動 3 分子力與分子勢能的綜合問題的考查 4 內(nèi)能的相關(guān)因素考查 5 考查晶體和非晶體的特點及液體表面張力產(chǎn)生的原因 6 氣體實驗定律的定量計算及氣體圖象的考查 7 封閉氣體壓強的計算 8 熱力學第一定律與理想氣體狀態(tài)方程定性分析的綜合考查 9 考查熱力學第二定律 10 考查熱力學定律 并與能量守恒定律相結(jié)合分析與氣體有關(guān)的熱現(xiàn)象 11 考查油膜法測分子直徑大小的實驗原理 操作步驟和數(shù)據(jù)的處理 10 10 10 25 10 27 油膜法 2 阿伏加德羅常數(shù) 定義 1mol任何物質(zhì)所含有的相同粒子數(shù) 數(shù)值 na mol 1 2 分子熱運動 1 擴散現(xiàn)象 定義 相互接觸的能夠彼此進入 這類現(xiàn)象叫做擴散 特點 越高 擴散越快 可在固體 氣體中進行 6 02 1023 不同物質(zhì) 對方 溫度 液體 2 布朗運動 定義 懸浮在液體 或氣體 中的微粒做的運動叫做布朗運動 產(chǎn)生原因 微粒受到周圍液體 或氣體 分子的撞擊 產(chǎn)生了布朗運動 微粒越 撞擊就越 布朗運動就越顯著 溫度越 布朗運動也越顯著 3 熱運動 分子運動叫做熱運動 無規(guī)則 受力不平衡 小 不平衡 高 永不停息的無規(guī)則 3 分子間存在相互作用的引力和斥力 1 分子間有空隙氣體很容易被 布朗運動 擴散現(xiàn)象 水和酒精混合后總體積這些事件都證明了分子間存在著 壓縮 變小 空隙 2 特點 如圖所示 分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而 隨分子間距離的減小而 但斥力比引力變化 減小 增大 快 當r r0時 分子力表現(xiàn)為0 當r r0時 f引 f斥 分子力表現(xiàn)為 當r r0時 f引 f斥 分子力表現(xiàn)為 當分子間距離的數(shù)量級大于10r0 10 9m 時 分子力變得很微弱 可忽略不計 f引 f斥 引力 斥力 大量分子 永不停息 引力 斥力 分子做無規(guī)則運動而具有 分子平均動能 指所有分子的動能的 分子平均動能的標志 溫度 溫度 分子平均動能越大 分子的平均動能與宏觀上的物體運動的速度 平均值 越高 無關(guān) 2 分子勢能 概念 由分子間決定的勢能 相關(guān)因素 a 宏觀上 分子勢能的大小與有關(guān) b 微觀上 分子勢能與有關(guān) 當分子間的距離r r0時 分子勢能隨分子間距離的增大而 當r r0時 分子勢能隨r的減小而 當r r0時 分子勢能 相對位置 體積 分子間距離 增大 增大 最小 3 物體的內(nèi)能 內(nèi)能 物體中所有分子熱運動的和的總和 決定因素 由 共同決定 同時受物態(tài)變化的影響 物體的內(nèi)能跟物體狀態(tài)無關(guān) 動能 分子勢能 物質(zhì)的量 溫度 體積 機械運動 1 關(guān)于懸浮在液體中的固體微粒的布朗運動 下面說法中正確的是 a 小顆粒的無規(guī)則運動就是分子的運動b 小顆粒的無規(guī)則運動是固體顆粒分子無規(guī)則運動的反映c 小顆粒的無規(guī)則運動是液體分子無規(guī)則運動的反映d 因為布朗運動的激烈程度跟溫度有關(guān) 所以布朗運動也可以叫做熱運動 解析c懸浮在液體中的固體顆粒雖然很小 需要用顯微鏡來觀察 但它并不是固體分子 而是千萬個固體分子組成的分子團體 布朗運動是這千萬個分子團體的一致行動 不能看做是分子的運動 產(chǎn)生布朗運動的原因是固體微粒受到周圍液體分子的撞擊力 由于液體分子運動的無規(guī)則性 固體微粒受到撞擊力的合力也是無規(guī)則的 因此 固體微粒的運動也是無規(guī)則的 組成顆粒的固體分子既有各自特有的無規(guī)則運動 又有我們通過顯微鏡看到的分子團體的布朗運動 可見 小顆粒的無規(guī)則運動不能證明固體微粒分子做無規(guī)則運動 而只能說明液體分子在做無規(guī)則運動 熱運動是指分子的無規(guī)則運動 由于布朗運動不是分子的運動 所以不能說布朗運動是熱運動 2 關(guān)于分子間相互作用力 下列說法正確的是 a 碎玻璃不能拼合在一起 說明分子間存在斥力b 將兩鉛塊壓緊以后能連成一塊 說明分子間存在引力c 水和酒精混合后總體積小于原來的體積之和 說明分子間存在引力d 固體很難拉伸 也很難被壓縮 說明分子間既有引力又有斥力 解析bd物體能否拼合在一起 取決于它們能否接近到分子間作用力發(fā)生作用的范圍 碎玻璃不能拼合 是由于碎片間距離太大 兩鉛塊壓緊后能連成一塊 是由于鉛塊間縫隙已達到分子間作用力發(fā)生作用的距離 所以a選項錯誤 b選項正確 水和酒精混合后體積小于原來的體積之和 說明分子間有空隙 故c選項錯誤 固體很難被拉伸 說明分子間存在引力 也很難被壓縮 說明分子間存在斥力 故d選項正確 3 關(guān)于物體的溫度與分子動能的關(guān)系 正確的說法是 a 某種物體的溫度是0 說明物體中分子的平均動能為零b 物體溫度降低時 每個分子的動能都減小c 物體溫度升高時速率小的分子數(shù)目減少 速率大的分子數(shù)目增多d 物體的運動速度越大 則物體的溫度越高 解析c溫度是分子平均動能的標志 溫度是0 物體中分子的平均動能并非為零 因為分子無規(guī)則運動不會停止 a錯 溫度降低時分子的平均動能減小 并非每個分子動能都減小 b錯 物體溫度升高時 分子的平均動能增大 分子的平均速率增大 速率小的分子數(shù)目減少 速率大的分子數(shù)目增多 c正確 物體的運動速度增大 宏觀機械能 動能 增大 但物體內(nèi)分子的熱運動不一定加劇 溫度不一定升高 d錯 4 有下列四種現(xiàn)象 屬于擴散現(xiàn)象的是 海綿狀塑料可以吸水 揉面團時 加入小蘇打 小蘇打可以揉進面團內(nèi) 放一匙白糖于一杯開水中 水會變甜 把一盆盛開的臘梅放入室內(nèi) 會滿室生香a b c d 解析b由擴散的成因可知 對 5 利用油膜法可以粗略測出阿伏加德羅常數(shù) 把密度 0 8 103kg m3的某種油 用滴管滴出一滴在水面上形成油膜 已知這滴油的體積為v 0 5 10 3cm3 形成的油膜面積為s 0 7m2 油的摩爾質(zhì)量m 0 09kg mol 若把油膜看成單分子層 每個油分子看成球形 那么 1 油分子的直徑是多少 2 由以上數(shù)據(jù)可粗略測出阿伏加德羅常數(shù)na是多少 先列出計算式 再代入數(shù)據(jù)計算 只要求保留一位有效數(shù)字 答案 1 7 10 10m 2 6 1023mol 1 要點一宏觀量與微觀量及其相互關(guān)系1 固 液 氣態(tài)分子模型在固體和液體分子大小的估算中通常將分子看做是一個緊挨一個的小球 或小立方體 每個分子的體積也就是每個分子所占據(jù)的空間 雖然采用正方體模型和球形模型計算出分子直徑的數(shù)量級是相同的 但考慮到誤差因素 采用球形模型更準確一些 對氣體分子來說 由于氣體沒有一定的體積和形狀 氣體分子間的平均距離比較大 氣體分子占據(jù)的空間比每個分子的體積大得多 可以忽略每個分子的空間體積 認為每個分子占據(jù)的空間是一個緊挨一個的立方體 分子間的平均距離為立方體邊長 氣體分子占據(jù)的空間并非氣體分子的實際體積 2 微觀量 分子體積v0 分子直徑d 分子質(zhì)量m 3 宏觀量 物體體積v 摩爾體積vmol 物體的質(zhì)量m 摩爾質(zhì)量mmol 物體的密度 例1 2010 江蘇物理 已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1 3kg m3和2 1kg m3 空氣的摩爾質(zhì)量為0 029kg mol 阿伏加德羅常數(shù)na 6 02 1023mol 1 若潛水員呼吸一次吸入2l空氣 試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù) 結(jié)果保留一位有效數(shù)字 已知汞的摩爾質(zhì)量為mmol 200 5 10 3kg mol 密度為 13 6 103kg m3 阿伏加德羅常數(shù)na 6 0 1023mol 1 則一個汞原子的質(zhì)量 用相應的字母表示即可 一個汞原子的體積 結(jié)果保留一位有效數(shù)字 體積為1cm3的汞中汞原子的個數(shù)分別為 要點二布朗運動和分子熱運動的比較 1 擴散現(xiàn)象直接反映了分子的無規(guī)則運動 并且可以發(fā)生在固體 液體 氣體任何兩種物質(zhì)之間 2 布朗運動中的微粒是由成千上萬個分子組成的 分子集團 例2 分子動理論較好地解釋了物質(zhì)的宏觀熱學性質(zhì) 據(jù)此可判斷下列說法中錯誤的是 a 顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無規(guī)則運動 這反映了液體分子運動的無規(guī)則性b 分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大 一定先減小后增大c 分子勢能隨著分子間距離的增大 可能先減小后增大d 在真空 高溫條件下 可以利用分子擴散向半導體材料摻入其他元素 解析b顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒做布朗運動 是對液體分子無規(guī)則運動的反映 a正確 由分子力與分子間距離的關(guān)系可知 如果是分子距離從很小開始逐漸增大 則分子力由斥力逐漸減小到零 再表現(xiàn)為引力先增大后減小 直至減小到零 b錯誤 由以上過程可以分析 分子力先做正功后做負功 分子勢能先減小后增大 c正確 由于分子的擴散 當然在真空 高溫條件下可以向半導體材料摻入其他元素 d正確 做布朗運動實驗 得到某個觀測記錄如圖 圖中記錄的是 a 分子無規(guī)則運動的情況b 某個微粒做布朗運動的軌跡c 某個微粒做布朗運動的速度 時間圖線d 按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線 解析d布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運動 而非分子的運動 故a項錯誤 既然運動是無規(guī)則的 所以微粒沒有固定的運動軌跡 故b項錯誤 對于某個微粒而言 在不同時刻的速度大小和方向均是不確定的 所以無法確定其在某一個時刻的速度 故也就無法描繪其速度 時間圖線 故c項錯誤 只有d項正確 要點三溫度 內(nèi)能和機械能1 對溫度的理解 1 溫度的意義 溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度 在微觀上表示分子的平均動能 2 兩種表示方法 攝氏溫標和熱力學溫標 兩種溫標溫度的零點不同 同一溫度兩種溫標表示的數(shù)值不同 但它們表示的溫度間隔是相同的 即每一度的大小相同 t t 1 熱力學溫度的零值是低溫極限 永遠達不到 即熱力學溫度無負值 2 溫度是大量分子熱運動的集體行為 對個別分子來說溫度沒有意義 2 物體的內(nèi)能和機械能的比較 1 物體的體積越大 分子勢能不一定就越大 如0 的水結(jié)成0 的冰后體積變大 但分子勢能卻減小了 2 理想氣體分子間相互作用力為零 故分子勢能忽略不計 一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān) 3 機械能和內(nèi)能都是對宏觀物體而言的 不存在某個分子的內(nèi)能 機械能的說法 例3 1g100 的水和1g100 的水蒸氣相比較 下列說法是否正確 1 分子的平均動能和分子的總動能都相同 2 它們的內(nèi)能相同 解析由溫度是分子平均動能的標志及物體內(nèi)能的影響因素 即可判斷 溫度相同則分子的平均動能相同 又因為1g水和1g水蒸氣的分子數(shù)相同 因而它們的分子總動能相同 所以 1 說法正確 當100 的水變成100 的水蒸氣時 該過程吸收熱量 內(nèi)能增加 所以1g100 的水的內(nèi)能小于1g100 的水蒸氣的內(nèi)能 故 2 說法錯誤 答案 1 正確 2 錯誤 規(guī)律方法 解決這類問題的依據(jù)是 1 溫度相同的不同物體分子的平均動能是相等的 但平均速率不一定相等 因為不同的物質(zhì)分子的質(zhì)量不一定相等 2 物體內(nèi)分子無規(guī)則運動的總動能等于分子的平均動能與分子數(shù)的乘積 即它與物體的溫度和所含的分子數(shù)目有關(guān) 3 物體的內(nèi)能除與物質(zhì)的量 溫度和體積有關(guān)外 還與物態(tài)有關(guān) 一顆炮彈在空中以某一速度v飛行 有人說 由于炮彈中所有分子都具有這一速度 所以分子具有動能 又由于分子都處于高處 所以分子又具有勢能 因此分子的上述動能和勢能的總和就是炮彈的內(nèi)能 試分析這種說法是否正確 易錯點不能正確理解物體的內(nèi)能 例 下列說法中正確的是 a 溫度低的物體內(nèi)能小b 溫度低的物體分子運動的平均速率小c 做加速運動的物體 由于速度越來越大 因此物體分子的平均動能越來越大d 外界對物體做功時 物體的內(nèi)能不一定增加 錯因剖析 錯解1是沒有全面考慮內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動能和勢能的總和 溫度低只表示物體分子平均動能小 而不表示勢能一定也小 也就是所有分子的動能和勢能的總和不一定也小 所以選項a是錯的 因為不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不同 而動能不僅與速度有關(guān) 也與分子質(zhì)量有關(guān) 單從一方面考慮問題是不夠全面的 所以選項b也是錯的 錯解3的原因是混淆了微觀分子無規(guī)則運動與宏觀物體運動的差別 分子的平均動能只是分子無規(guī)則運動的動能 而物體加速運動時 物體內(nèi)所有分子均參與物體的整體 有規(guī)則的運動 這時物體整體運動雖然越來越快 但并不能說明分子無規(guī)則運動的劇烈情況就要加劇 從本質(zhì)上說 分子無規(guī)則運動的劇烈程度只與物體的溫度有關(guān) 而與物體的宏觀運動情況無關(guān) 正確解答 由于物體內(nèi)能的變化與兩個因素有關(guān) 即做功和熱傳遞 內(nèi)能是否改變要從這兩方面綜合考慮 若做功轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能等于或小于物體放出的熱量 則物體的內(nèi)能不變或減少 即外界對物體做功時 物體的內(nèi)能不一定增加 選項d是正確的 答案 d 1 2011 廣東理綜 如圖所示 兩個接觸面平滑的鉛柱壓緊后懸掛起來 下面的鉛柱不脫落 主要原因是 a 鉛分子做無規(guī)則熱運動b 鉛柱受到大氣壓力作用c 鉛柱間存在萬有引力作用d 鉛柱間存在分子引力作用 解析d兩鉛塊能壓合在一起 是因為鉛分子間存在相互作用的分子引力 選項d正確 3 在觀察布朗運動時 從微粒在a點開始計時 每隔30s記下微粒的一個位置 得到b c d e f等點 然后用直線依次連接 如圖所示 則微粒在75s末時的位置 a 一定在cd的中點b 一定在cd的連線上 但不一定在cd的中點c 一定不在cd的中點d 可能在cd連線以外的某點 解析d注意這里各點的位置只是每隔30s微粒所在的位置 其連線并不是微粒的軌跡 4 當兩個分子間的距離為r0時 正好處于平衡狀態(tài) 下列關(guān)于分子間作用力與分子間距離的關(guān)系的說法正確的是 a 當分子間的距離r r0時 它們之間只有斥力作用b 當分子間的距離r r0時 分子處于平衡狀態(tài) 不受力c 當分子間的距離從0 5r0增大到10r0的過程中 分子間的引力和斥力都在減小 且斥力比引力減小得快d 當分子間的距離從0