物理2014高考人教版二輪專題復(fù)習(xí)課件15份知識(shí)點(diǎn)13熱學(xué)

分子動(dòng)理論和微觀量的計(jì)算1.分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容物質(zhì)是由大量的分子組成的．分子直徑的數(shù)量級為10－10

m.分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)．分子間存在著相互作用力．即分子間同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力，實(shí)際表現(xiàn)的是引力和斥力的合力，叫分子力．分子間的引力和斥力都隨著分子間距離的增大而減小，隨著分子間距離的減小而增大，但斥力變化的快．2．分子微觀量的計(jì)算公式設(shè)物體的質(zhì)量為m，摩爾質(zhì)量為M0，體積為V，摩爾體積為V0，密度為ρ，阿伏加德羅常數(shù)為NA，物質(zhì)的量為n.AM0

V0(1)分子數(shù)

N＝nN

＝

m

N

＝

V

NA

A1(2)每個(gè)分子的質(zhì)量

m

＝

＝m

M0N

NA1VN

NAρNA(3)每個(gè)分子的體積V

＝

＝

V0

＝

M0

，注意：對于氣體，用此式所求的V1

為每個(gè)分子平均占用的空間，并非分子的體積．(4)分子的線度：把分子看做球體，忽略分子之間的間隙，3

36V0

V0A

A直徑

d＝

πN

；把分子看做立方體，棱長

l＝

N

.注意：對于氣體，用此式所求的l

為分子之間的平均距離．D．甲、乙兩個(gè)分子相距較遠(yuǎn)．若把甲固定，使乙分子逐漸向甲靠近，直到不能再靠攏為止，在這一過程中先是分子力對乙做正功，然后乙克服分子力做功E．空氣相對濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)越慢【解析】由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，液體表面存在張力，選項(xiàng)A

錯(cuò)誤．一塊0

℃的冰逐漸熔化成0℃的水，在這個(gè)過程中分子勢能和物體的內(nèi)能都會(huì)增加，選項(xiàng)B

正確．用油膜法測出油分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，只須再知道油的摩爾質(zhì)量和油的密度即可，選項(xiàng)C

錯(cuò)誤．甲、乙兩個(gè)分子相距較遠(yuǎn)．若把甲固定，使乙分子逐漸向甲靠近，直到不能再靠攏為止，在這一過程中先是分子力對乙做正功，然后乙克服分子力做功，選項(xiàng)D

正確．空氣相對濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)越慢，選項(xiàng)E

正確．【答案】

BDE【解析】

水壓機(jī)工作時(shí)，水分子間距離小于平衡位置之間的距離，水分子之間既有引力也有斥力，但分子力表現(xiàn)為斥力，選項(xiàng)D

正確．【答案】

D2．(多選)(2013·山東省濰坊市一模)下列說法中正確的是(

)溫度越高，每個(gè)分子的速率一定越大雨水沒有透過布雨傘是因?yàn)橐后w表面存在張力布朗運(yùn)動(dòng)是指在顯微鏡下觀察到的液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)單晶體的某些物理性質(zhì)是各向異性的，多晶體的物理性質(zhì)是各向同性的【解析】溫度越高，分子平均速率越大，并非每個(gè)分子的速率一定越大，選項(xiàng)A

錯(cuò)誤．雨水沒有透過布雨傘是因?yàn)橐后w表面存在張力，選項(xiàng)B

正確．布朗運(yùn)動(dòng)是指在顯微鏡下觀察到的懸浮在液體中微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C

錯(cuò)誤．單晶體的某些物理性質(zhì)是各向異性的，多晶體的物理性質(zhì)是各向同性的，選項(xiàng)D

正確．【答案】BD3．(多選)(2013·湖南省12

校聯(lián)考)下列說法正確的是(

)A．兩個(gè)分子之間的作用力會(huì)隨著距離的增大而減小B．物體的內(nèi)能在宏觀上只與其溫度和體積有關(guān)C．分子a

從遠(yuǎn)處趨近固定不動(dòng)的分子b，當(dāng)a

到達(dá)受b的作用力為零處時(shí)，a

的動(dòng)能一定最大D．物質(zhì)的狀態(tài)在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)變，在轉(zhuǎn)變過程中會(huì)發(fā)生能量交換【解析】

在分子之間距離從平衡位置開始增大時(shí)，兩個(gè)分子之間的作用力會(huì)隨著距離的增大先增大后減小，選項(xiàng)A

錯(cuò)誤．物體的內(nèi)能在宏觀上不僅與其溫度和體積有關(guān)，也與質(zhì)量有關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．分子a

從遠(yuǎn)處趨近固定不動(dòng)的分子b，當(dāng)a

到達(dá)受b

的作用力為零處時(shí)，a

的動(dòng)能一定最大，選項(xiàng)C正確．物質(zhì)的狀態(tài)在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)變，在轉(zhuǎn)變過程中會(huì)發(fā)生能量交換，選項(xiàng)D

正確．【答案】

CD氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程1.氣體實(shí)驗(yàn)定律：氣體的狀態(tài)由熱力學(xué)溫度、體積和壓強(qiáng)三個(gè)物理量決定．(1)等溫變化：pV＝C

或p1V1＝p2V2.(2)等容變化：T＝C

或T1＝T2p

p1

p2

.(3)等壓變化：V

C

V1

V2.T＝ 或T1＝T22．一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程pV

p1V1p2V2T

＝C

或

T1

＝

T2

.當(dāng)T1＝T2(或V1＝V2、p1＝p2)時(shí)，即得到玻意耳定律(或查理定律、蓋－呂薩克定律)．若拉動(dòng)活塞過程中溫度保持

27

℃，活塞到達(dá)缸口時(shí)缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)；若活塞到達(dá)缸口時(shí)拉力大小為

500

N，求此時(shí)缸內(nèi)氣體溫度為多少攝氏度．【解析】

(1)活塞剛到缸口時(shí)

L2＝1

m根據(jù)玻意耳定律p1SL0＝p2SL2得ρ2＝0.4×105

Pa.(2)溫度升高活塞剛到缸口時(shí)L3＝1

mp3＝p0－F/S＝0.5×105

Pa根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程＝p3L3S

p1L0ST3

T1p3L3T1T3＝

p1L0

＝0.5×105×1×3001×105×0.4K＝375

Kt3＝(375－273)

℃＝102

℃.【答案】

(1)0.4×105

Pa(2)102

℃【解析】(1)汽缸內(nèi)的氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律P1V1＝P2V2P1V15P2＝

V2

＝2.0×10

Pa.(2)由于理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則氣體發(fā)生等溫變化，ΔU＝0.根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q.Q＝－W＝－145J故氣體放出熱量145

J.【答案】

(1)2.0×105

Pa

(2)放出熱量

145

J2．(2013·3

月上海市六校聯(lián)考)如圖

7－2

所示為一簡易火災(zāi)報(bào)警裝置．其原理是：開口向上豎直放置的試管中裝有水銀，內(nèi)有接觸開關(guān)(厚度不計(jì))，只要有水銀浸沒，它就會(huì)導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警的響聲.27

℃時(shí)，空氣柱長度L1

為30cm，水銀上表面與接觸開關(guān)下端的距離L2

為10

cm，管內(nèi)水銀柱的高度h

為25

cm，外界大氣壓強(qiáng)為75cm

Hg.求：【解析】

(1)設(shè)水銀柱的橫截面積為

S，V1＝30

S

T1＝300

KV2＝40

S根據(jù)等壓變化V1

V2T1＝T2V2T1T2＝

V1

＝40×30030K＝400

Kt2＝127

℃.V3＝(40－x)

S(2)設(shè)需注入水銀為xp1＝100

cm

Hg

p3＝(100＋x)

cm

HgT3＝330Kp1V1

p3V3T1

＝

T3100×30＝(100＋x)(40－x)300

330x＝10

cm.(3)若大氣壓增大，報(bào)警溫度會(huì)升高．【答案】

(1)127

℃

(2)10

cm

(3)若大氣壓增大，報(bào)警溫度會(huì)升高.熱力學(xué)第一定律、第二定律熱力學(xué)第一定律：即一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它做的功的和．表達(dá)式為：ΔU＝Q＋W.熱力學(xué)第二定律克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體．開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響．氣體向真空的自由膨脹是不可逆的．(4)第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成．【解題指導(dǎo)】1．信息提取電熱絲緩慢加熱氣體的過程中，活塞上升，氣體發(fā)生等壓變化．氣體吸收熱量同時(shí)克服大氣壓力和活塞重力對外做功．2．破題技巧氣體等壓變化―→由蓋－呂薩克定律列方程求解氣體溫度．氣體吸熱Q―→氣體對活塞做功W＝(p0S＋mg)h―→根據(jù)熱力學(xué)第一定律確定氣體內(nèi)能的增加量．【規(guī)范解答】封閉氣體做等壓變化，由蓋－呂薩克定律得hS

2hS

T0

＝

T1(2

分)(1

分)此時(shí)氣體的溫度為T1＝2T0氣體在等壓變化過程中，活塞受力如圖所示(2

分)(2

分)(2

分)(1

分)由平衡條件得pS＝p0S＋mg氣體對活塞做的功為W＝pSh＝(p0S＋mg)h由熱力學(xué)第一定律得ΔU＝Q－W氣體內(nèi)能的增加量為ΔU＝Q－(p0S＋mg)h.【答案】

2T0

Q－(p0S＋mg)h(1)平衡后活塞向右移動(dòng)的距離和B

中氣體的壓強(qiáng)；(2)自打開閥門到平衡，B

內(nèi)氣體是吸熱還是放熱(簡要說明理由)．【解析】

(1)A

氣體，有

pALS＝p(L＋x)SB

氣體，有

pBLS＝p(L－x)S得x＝15

cmp＝2.1×105

Pa.(2)活塞C

向右移動(dòng)，對B

中氣體做功，而氣體溫度不變，內(nèi)能不變，故B

氣體放熱．【答案】

(1)15

cm 2.1×105

Pa

(2)放熱2.一同學(xué)利用注射器測量氣溫，其裝置如圖7－5

所示．在注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體后，將注射器豎直置于冰水混合物中，穩(wěn)定后，利用注射器上的容積刻度讀出封閉氣體的體積V1＝30mL.取走冰水混合物，待封閉氣體氣溫與室溫達(dá)到平衡后，讀出此時(shí)封閉氣體的體積V2＝32

mL.不計(jì)活塞與注射器筒間的摩擦，室內(nèi)氣壓保持不變．求：(1)室溫是多少攝氏度？(2)封閉氣體的溫度從零攝氏度變化到室溫的過程中，內(nèi)能如何變化？它從室內(nèi)吸收或放出的熱量與內(nèi)能變化量是什么關(guān)系？【解析】

(1)由

V1/T1＝V2/T2，解得

T2＝291.2

K，室溫t＝T2－273

K＝18.2

℃.(2)內(nèi)能增加．由熱力學(xué)第一定律可知，封閉氣體從外界吸收的熱量大于其內(nèi)能的變化量．【答案】

(1)18.2

℃

(2)見解析1

將布朗運(yùn)動(dòng)和分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)混淆布朗運(yùn)動(dòng)是由于各個(gè)方向分子對懸浮微粒碰撞的不平衡性引起的，是懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而不是分子的運(yùn)動(dòng)，但布朗運(yùn)動(dòng)可以反映分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)．實(shí)驗(yàn)中描繪出的直線是某固體微粒每隔30

s

的位置連線，不是該微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡．2

對分子間作用力與分子的引力和斥力理解不清分子間既存在相互的引力，又存在相互的斥力，分子引力和分子斥力都隨著距離的增大而減小，只是分子斥力變化快，分子間作用力是分子引力和分子斥力的合力，不能認(rèn)為分子間只存在分子引力或分子斥力．例如：當(dāng)分子間距離大于平衡距離時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為引力，但并不是只受到分子引力作用，而是由于分子引力大于分子斥力；當(dāng)分子間距離小于平衡距離時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，并不是只受到分子斥力作用，而是由于分子引力小于分子斥力．3

對分子動(dòng)能和分子勢能的理解不深溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，但某個(gè)分子的動(dòng)能不一定越大．分子平均動(dòng)能是對大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對單個(gè)分子無法準(zhǔn)確描述．由于分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性和隨機(jī)性，在某一溫度下，某個(gè)分子的動(dòng)能可能很大，也可能很小，具有不確定性．分子勢能的大小與物體體積有關(guān)，但并不是說物體體積增大，分子勢能就增大或減?。矬w體積變化時(shí)，分子勢能如何變化，需要根據(jù)分子力做功情況來判定．4

熱力學(xué)第二定律中的“方向性”易理解錯(cuò)熱力學(xué)第二定律揭示了自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，但前提是“自發(fā)”進(jìn)行．若在某種特定條件下，也可“逆向”進(jìn)行，例如：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但電冰箱工作時(shí)，可以將熱量從低溫的冷凍室通過制冷液傳遞到高溫的外界環(huán)境；不可能從單一熱庫吸收熱量完全變成功而不產(chǎn)生其他影響，但理想氣體在等溫條件下膨脹時(shí)，由于內(nèi)能不變，可以將吸收的熱量全部用來對外做功．5

對應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律計(jì)算時(shí)由于思路不清常出現(xiàn)錯(cuò)誤氣體性質(zhì)計(jì)算題基本解題思路可概括為四句話：選取研究對象．確定狀態(tài)參量．對功熱轉(zhuǎn)換問題，即找出相互作用前后的狀態(tài)量，對氣體即找出狀態(tài)變化前后的p、V、T

數(shù)值或表達(dá)式．認(rèn)識(shí)變化過程．除題設(shè)條件已指明外，常需通過研究對象跟周圍環(huán)境的相互關(guān)系確定．列出相關(guān)方程．對熱學(xué)基本概念、基本定律分辨不清導(dǎo)致的錯(cuò)誤C．在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性D．不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷對外做功的永動(dòng)機(jī)是不可能制成的E．如果沒有漏氣、沒有摩擦，也沒有機(jī)體熱量的損失，熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%【解析】

懸浮在液體中的微粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，選項(xiàng)

A

錯(cuò)誤．分子間存在的引力和斥力都隨著分子間的距離的增大而減小，但是斥力比引力減小的更快，選項(xiàng)

B

正確．在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性，選項(xiàng)

C

正確．不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷對外做功的永動(dòng)機(jī)，違背能量守恒定律，是不可能制成的，選項(xiàng)

D

正確．如果沒有漏氣、沒有摩擦，也沒有機(jī)體熱量的損失，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱機(jī)的效率也不能達(dá)到

100%，選項(xiàng)

E

錯(cuò)誤．【答案】

BCD【遷移應(yīng)用】1．(多選)(2013·太原質(zhì)檢)下列關(guān)于分子運(yùn)動(dòng)和熱現(xiàn)象的說法正確的是(

)A．氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開，這是因?yàn)闅怏w分子之間存在斥力B．在車胎突然爆裂后的瞬間，車胎內(nèi)的氣體內(nèi)能增加C．液體表面存在表面張力，表面張力有使液體表面收縮的趨勢D．所有涉及熱現(xiàn)象的宏觀自然過程都具有方向性【解析】氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開，這是因?yàn)闅怏w分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A

錯(cuò)誤．在車胎突然爆裂后的瞬間，車胎內(nèi)的氣體對外做功，內(nèi)能減小，選項(xiàng)B

錯(cuò)誤．液體表面存在表面張力，表面張力有使液體表面收縮的趨勢，選項(xiàng)C

正確．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，所有涉及熱現(xiàn)象的宏觀自然過程都具有方向性，選項(xiàng)D

正確．【答案】CD應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律時(shí)，對過程的分析不對導(dǎo)致的錯(cuò)誤(1)最后缸內(nèi)氣體的體積；(2)在圖7－7

中畫出缸內(nèi)氣體狀態(tài)變化的p－V

圖象．【解析】

(1)以活塞為研究對象，根據(jù)力的平衡條件，p1S＝p0S＋mgp2S＝p0S＋mg＋3mg，p2＝p0＋4mg/S＝3p0等溫過程：由p1V0＝p2V2

得V2＝0.5V0等壓過程：由V2/T0＝V3/2T0得V3＝V0.【答案】(1)V0(2)見解析【遷移應(yīng)用】2．(2013·上海市八校聯(lián)考)如圖7－