高考物理月刊專版-專題12-熱學4課件

熱學專題復習2/4/20231.1.物體是由大量分子組成的考點組合一：分子動理論這里的分子是指構成物質的單元，可以是原子、離子，也可以是分子。在熱運動中它們遵從相同的規(guī)律，所以統(tǒng)稱為分子。

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)量級上是有意義的。一般認為分子直徑大小的數(shù)量級為10-10m。（2）固體、液體被理想化地認為各分子是一個挨一個緊密排列的，每個分子的體積就是每個分子平均占有的空間。分子體積=物體體積÷分子個數(shù)。2/4/20233.（3）氣體分子仍視為小球，但分子間距離較大，不能看作一個挨一個緊密排列，所以氣體分子的體積遠小于每個分子平均占有的空間。每個氣體分子平均占有的空間看作以相鄰分子間距離為邊長的正立方體。（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。它把物質的摩爾質量、摩爾體積這些宏觀物理量和分子質量、分子體積這些微觀物理量聯(lián)系起來了。

2/4/20234.【例1】

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

解析：每個水分子m=M/NA=1.8×10-2÷6.02×1023=3.0×10-26kg；水的摩爾體積V=M/ρ，把水分子看作一個挨一個緊密排列的小球，則每個分子的體積為v=V/NA,而根據(jù)球體積的計算公式，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)，估算在標準狀態(tài)下相鄰氣體分子間的平均距離D。

解析：在標準狀態(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規(guī)則運動（1）擴散現(xiàn)象和布朗運動都可以很好地證明分子的熱運動。

（2）布朗運動是指懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運動。關于布朗運動，要注意以下幾點：①形成條件是：只要微粒足夠小。②溫度越高，布朗運動越激烈。③觀察到的是固體微粒（不是液體，不是固體分子）的無規(guī)則運動，反映的是液體分子運動的無規(guī)則性。④實驗中描繪出的是某固體微粒每隔30秒的位置的連線，不是該微粒的運動軌跡。

2/4/20237.3．分子間的相互作用力（1）分子力有如下幾個特點：①分子間同時存在引力和斥力；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時表現(xiàn)為斥力；②r=r0時分子力為零；③r>r0時表現(xiàn)為引力；④r>10r0以后，分子力變得十分微弱，可以忽略不計。（4）從本質上來說，分子力是電場力的表現(xiàn)。因為分子是由原子組成的，原子內有帶正電的原子核和帶負電的電子，分子間復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.物體的內能考點組合二：物體的內能及其變化（2）做熱運動的分子具有的動能叫分子動能。溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志。溫度越高，分子做熱運動的平均動能越大。（1）物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內能。2/4/202311.（3）由分子間相對位置決定的勢能叫分子勢能。分子力做正功時分子勢能減?。环肿恿ψ髫摴r分子勢能增大。決定物體內能大小的因素是:摩爾數(shù)、溫度和體積.而對于一定質量的物體，其內能只與溫度和體積有關，因此，內能是一個狀態(tài)量.2/4/202312.2.改變內能的兩種方式改變內能的方式有兩種:做功和熱傳遞.（1）做功過程中，內能改變量的多少用功的大小來量度;熱傳遞過程中，內能轉移的多少用熱量來量度.（2）做功和熱傳遞都是過程量，內能則是狀態(tài)量*理想氣體的內能：理想氣體就是分子間沒有相互作用力的氣體，這是一種理想模型；理想氣體分子內無分子勢能；理想氣體的內能就是所有分子的動能之和，理想氣體的內能只跟溫度和摩爾數(shù)有關。2/4/202313.典例分析【例4】

下列說法中正確的是A.物體自由下落時速度增大，所以物體內能也增大B.物體的機械能為零時內能也為零C.物體的體積減小溫度不變時，物體內能一定減小D.氣體體積增大時氣體分子勢能一定增大D

2/4/202314.考點組合三：熱力學定律和能量守恒定律1.熱力學第一定律

熱力學第一定律基本內容：外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q

等于物體內能的增量Δu.其數(shù)學表達式為Δu=Q+W（1）當物體吸收熱量時Q取正值，即Q>0;當物體放出熱量時Q取負值，即Q<0.（2）當外界對物體做功時W取正值，即W>0;當物體對外界做功時W取負值，即W<0.

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

注意：能源環(huán)境問題

2/4/202316.*方向性考點組合三：熱力學定律和能量守恒定律1.熱力學第二定律

能量耗散按熱傳導的方向性表述：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。按機械能和內能轉化過程的方向性表述：

不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化。*永動機問題2/4/202317.典例分析【例6】氣缸內盛有定量的理想氣體，氣缸壁是導熱的，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，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對外做功。若已知理想氣體的內能只與溫度有關，則下列說法正確的是A．氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，因此此過程違反熱力學第二定律B．氣體是從單一熱源吸熱，但并未全用來對外做功，所以此過程不違反熱力學第二定律C．氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，但此過程不違反熱力學第二定律D．ABC三種說法都不對2/4/202318.3.熱力學第三定律

考點組合三：熱力學定律和能量守恒定律絕對零度不可達到。

2/4/202319.考點組合四：氣體

1.氣體狀態(tài)參量

(1)溫度

T=t+273.15K

ΔT=Δt(2)體積

(3)壓強定性：一定質量的氣體，在溫度不變的情況下，體積減小時，壓強增大，體積增大時，壓強減?。灰欢ㄙ|量的氣體，在壓強不變的情況下，溫度升高，體積增大。；一定質量的氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，壓強增大。2/4/202320.2．氣體分子動理論氣體分子運動的特點：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每個氣體分子的運動是雜亂無章的，但對大量分子的整體來說，分子的運動是有規(guī)律的。研究的方法是統(tǒng)計方法。氣體分子的速率分布規(guī)律遵從統(tǒng)計規(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.氣體壓強的微觀意義從微觀角度來看，氣體壓強的大小跟兩個因素有關（1）氣體分子的平均動能，（2）分子的密集程度.氣體分子的平均動能越大，分子撞擊器壁時對器壁產生的