高考物理月刊專(zhuān)版-專(zhuān)題12-熱學(xué)4課件

熱學(xué)專(zhuān)題復(fù)習(xí)2/4/20231.1.物體是由大量分子組成的考點(diǎn)組合一：分子動(dòng)理論這里的分子是指構(gòu)成物質(zhì)的單元，可以是原子、離子，也可以是分子。在熱運(yùn)動(dòng)中它們遵從相同的規(guī)律，所以統(tǒng)稱(chēng)為分子。

2/4/20232.1.物體是由大量分子組成的（1）這里建立了一個(gè)理想化模型：把分子看作是小球，所以求出的數(shù)據(jù)只在數(shù)量級(jí)上是有意義的。一般認(rèn)為分子直徑大小的數(shù)量級(jí)為10-10m。（2）固體、液體被理想化地認(rèn)為各分子是一個(gè)挨一個(gè)緊密排列的，每個(gè)分子的體積就是每個(gè)分子平均占有的空間。分子體積=物體體積÷分子個(gè)數(shù)。2/4/20233.（3）氣體分子仍視為小球，但分子間距離較大，不能看作一個(gè)挨一個(gè)緊密排列，所以氣體分子的體積遠(yuǎn)小于每個(gè)分子平均占有的空間。每個(gè)氣體分子平均占有的空間看作以相鄰分子間距離為邊長(zhǎng)的正立方體。（4）阿伏加德羅常數(shù)NA6.02×1023mol-1，是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把物質(zhì)的摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量和分子質(zhì)量、分子體積這些微觀物理量聯(lián)系起來(lái)了。

2/4/20234.【例1】

根據(jù)水的密度為ρ=1.0×103kg/m3和水的摩爾質(zhì)量M=1.8×10-2kg,，利用阿伏加德羅常數(shù)，估算水分子的質(zhì)量和水分子的直徑。

解析：每個(gè)水分子m=M/NA=1.8×10-2÷6.02×1023=3.0×10-26kg；水的摩爾體積V=M/ρ，把水分子看作一個(gè)挨一個(gè)緊密排列的小球，則每個(gè)分子的體積為v=V/NA,而根據(jù)球體積的計(jì)算公式，用d表示水分子直徑，v=4πr3/3=πd3/6，得d=4×10-10m2/4/20235.【例2】

利用阿伏加德羅常數(shù)，估算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下相鄰氣體分子間的平均距離D。

解析：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol任何氣體的體積都是V=22.4L，除以阿伏加德羅常數(shù)就得每個(gè)氣體分子平均占有的空間，該空間的大小是相鄰氣體分子間平均距離D的立方。2/4/20236.2.分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)（1）擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都可以很好地證明分子的熱運(yùn)動(dòng)。

（2）布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的固體微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，要注意以下幾點(diǎn)：①形成條件是：只要微粒足夠小。②溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。③觀察到的是固體微粒（不是液體，不是固體分子）的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映的是液體分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)則性。④實(shí)驗(yàn)中描繪出的是某固體微粒每隔30秒的位置的連線(xiàn)，不是該微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。

2/4/20237.3．分子間的相互作用力（1）分子力有如下幾個(gè)特點(diǎn)：①分子間同時(shí)存在引力和斥力；②引力和斥力都隨著距離的增大而減小；③斥力比引力變化得快。

2/4/20238.3．分子間的相互作用力oF引FF斥（2）

2/4/20239.（3）分子間作用力（指引力和斥力的合力）隨分子間距離而變的規(guī)律是：①r<r0時(shí)表現(xiàn)為斥力；②r=r0時(shí)分子力為零；③r>r0時(shí)表現(xiàn)為引力；④r>10r0以后，分子力變得十分微弱，可以忽略不計(jì)。（4）從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，分子力是電場(chǎng)力的表現(xiàn)。因?yàn)榉肿邮怯稍咏M成的，原子內(nèi)有帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子，分子間復(fù)雜的作用力就是由這些帶電粒子間的相互作用而引起的。2/4/202310.1.物體的內(nèi)能考點(diǎn)組合二：物體的內(nèi)能及其變化（2）做熱運(yùn)動(dòng)的分子具有的動(dòng)能叫分子動(dòng)能。溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度越高，分子做熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大。（1）物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。2/4/202311.（3）由分子間相對(duì)位置決定的勢(shì)能叫分子勢(shì)能。分子力做正功時(shí)分子勢(shì)能減??；分子力作負(fù)功時(shí)分子勢(shì)能增大。決定物體內(nèi)能大小的因素是:摩爾數(shù)、溫度和體積.而對(duì)于一定質(zhì)量的物體，其內(nèi)能只與溫度和體積有關(guān)，因此，內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量.2/4/202312.2.改變內(nèi)能的兩種方式改變內(nèi)能的方式有兩種:做功和熱傳遞.（1）做功過(guò)程中，內(nèi)能改變量的多少用功的大小來(lái)量度;熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少用熱量來(lái)量度.（2）做功和熱傳遞都是過(guò)程量，內(nèi)能則是狀態(tài)量*理想氣體的內(nèi)能：理想氣體就是分子間沒(méi)有相互作用力的氣體，這是一種理想模型；理想氣體分子內(nèi)無(wú)分子勢(shì)能；理想氣體的內(nèi)能就是所有分子的動(dòng)能之和，理想氣體的內(nèi)能只跟溫度和摩爾數(shù)有關(guān)。2/4/202313.典例分析【例4】

下列說(shuō)法中正確的是A.物體自由下落時(shí)速度增大，所以物體內(nèi)能也增大B.物體的機(jī)械能為零時(shí)內(nèi)能也為零C.物體的體積減小溫度不變時(shí)，物體內(nèi)能一定減小D.氣體體積增大時(shí)氣體分子勢(shì)能一定增大D

2/4/202314.考點(diǎn)組合三：熱力學(xué)定律和能量守恒定律1.熱力學(xué)第一定律

熱力學(xué)第一定律基本內(nèi)容：外界對(duì)物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q

等于物體內(nèi)能的增量Δu.其數(shù)學(xué)表達(dá)式為Δu=Q+W（1）當(dāng)物體吸收熱量時(shí)Q取正值，即Q>0;當(dāng)物體放出熱量時(shí)Q取負(fù)值，即Q<0.（2）當(dāng)外界對(duì)物體做功時(shí)W取正值，即W>0;當(dāng)物體對(duì)外界做功時(shí)W取負(fù)值，即W<0.

（3）Δu>0時(shí)，表示物體內(nèi)能增加，Δu<0時(shí)，表示物體內(nèi)能減少2/4/202315.2.能量守恒定律能量即不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變。

注意：能源環(huán)境問(wèn)題

2/4/202316.*方向性考點(diǎn)組合三：熱力學(xué)定律和能量守恒定律1.熱力學(xué)第二定律

能量耗散按熱傳導(dǎo)的方向性表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化。按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過(guò)程的方向性表述：

不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化。*永動(dòng)機(jī)問(wèn)題2/4/202317.典例分析【例6】氣缸內(nèi)盛有定量的理想氣體，氣缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與氣缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣?，F(xiàn)將活塞桿與外界連接使其緩慢的向右移動(dòng)，這樣氣體將等溫膨脹并通過(guò)桿對(duì)外做功。若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則下列說(shuō)法正確的是A．氣體是從單一熱源吸熱，全用來(lái)對(duì)外做功，因此此過(guò)程違反熱力學(xué)第二定律B．氣體是從單一熱源吸熱，但并未全用來(lái)對(duì)外做功，所以此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律C．氣體是從單一熱源吸熱，全用來(lái)對(duì)外做功，但此過(guò)程不違反熱力學(xué)第二定律D．ABC三種說(shuō)法都不對(duì)2/4/202318.3.熱力學(xué)第三定律

考點(diǎn)組合三：熱力學(xué)定律和能量守恒定律絕對(duì)零度不可達(dá)到。

2/4/202319.考點(diǎn)組合四：氣體

1.氣體狀態(tài)參量

(1)溫度

T=t+273.15K

ΔT=Δt(2)體積

(3)壓強(qiáng)定性：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，體積減小時(shí)，壓強(qiáng)增大，體積增大時(shí)，壓強(qiáng)減小；一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度升高，體積增大。；一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，壓強(qiáng)增大。2/4/202320.2．氣體分子動(dòng)理論氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：①氣體分子間的距離大約是分子直徑的10倍，分子間的作用力十分微弱。②每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的，但對(duì)大量分子的整體來(lái)說(shuō)，分子的運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的。研究的方法是統(tǒng)計(jì)方法。氣體分子的速率分布規(guī)律遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。在一定溫度下，某種氣體的分子速率分布是確定的，表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律。

2/4/202321.3.氣體壓強(qiáng)的微觀意義從微觀角度來(lái)看，氣體壓強(qiáng)的大小跟兩個(gè)因素有關(guān)（1）氣體分子的平均動(dòng)能，（2）分子的密集程度.氣體分子的平均動(dòng)能越大，分子撞擊器壁時(shí)對(duì)器壁產(chǎn)生的