江蘇專用2021版高考物理二輪復(fù)習專題六熱學課件

一、分子動理論1.分子動理論的內(nèi)容:(1)物質(zhì)是由大量分子組成的;(2)分子永不停息地做無

規(guī)則運動;(3)分子間存在相互作用力。2.物體是由大量分子組成的(1)分子很小:①直徑數(shù)量級為10-10m;②質(zhì)量數(shù)量級為10-27~10-26kg;③分子大

小的實驗測量:油膜法估測分子大小。(2)分子數(shù)目特別大:阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1。3.分子永不停息地做無規(guī)則運動的相關(guān)現(xiàn)象

布朗運動分子熱運動共同點都是無規(guī)則運動,都隨溫度的升高而變得更加劇烈不同點小顆粒的運動分子的運動使用光學顯微鏡觀察使用電子顯微鏡觀察聯(lián)系布朗運動是由小顆粒受到周圍分子熱運動的撞擊而引起的,反映了分子做無規(guī)則運動4.分子間存在著相互作用力(1)分子間同時存在引力和斥力,實際表現(xiàn)的分子力是它們的合力。引力和斥

力都隨分子間距離的增大而減小,隨分子間距離的減小而增大,斥力比引力變

化得更快。(2)分子力和分子勢能隨分子間距變化的規(guī)律如下:在表示F、Ep隨r變化規(guī)律的圖線中,要注意它們的區(qū)別:r=r0處,F=0,Ep最小。二、溫度和內(nèi)能1.溫度:溫度是分子平均動能的標志。溫度相同時任何物體的分子平均動能

相等,但平均速率一般不等(不同分子質(zhì)量不同)。2.分子勢能的決定因素①微觀上——決定于分子間距和分子排列情況;②宏觀上——決定于體積3.物體內(nèi)能的決定因素①微觀上:分子動能、分子勢能、分子數(shù);②宏觀上:溫度、體積、物質(zhì)的量。4.兩種改變物體內(nèi)能的方式:做功和傳熱,兩種方式在內(nèi)能改變上是等效的。三、固體和液體1.晶體與非晶體

晶體非晶體單晶體多晶體熔點確定不確定粒子排列規(guī)則不規(guī)則形狀規(guī)則不規(guī)則物理性質(zhì)各向異性各向同性形成與轉(zhuǎn)化有的物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的形態(tài),同種物質(zhì)可能以晶體和非晶

體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn),有些晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為非晶體,有些

非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體2.液體(1)液體的表面張力:使液面具有收縮的趨勢,方向跟液面相切。(2)液晶:既具有液體的流動性,又具有某些晶體的光學各向異性。液晶在顯

示器方面具有廣泛的應(yīng)用。四、氣體1.氣體分子運動的特點(1)向各個方向運動的氣體分子數(shù)目都相等。(2)大量分子做無規(guī)則運動,分子的速率按“中間多,兩頭少”的規(guī)律分布,如

圖所示。(3)溫度升高時,速率小的分子數(shù)減少,速率大的分子數(shù)增多,分子的平均速率

增大,但不是每個分子的速率都增大。2.氣體實驗定律

圖像種類特點舉例玻意耳定律(等溫)p-V圖像pV=C(其中C為恒量),pV之積越大的等溫線溫度越高,線離原點越遠

T2>T1p-

圖像p=C·

,斜率k=C。斜率越大,溫度越高

T2>T1查理定律(等容)p-T圖像p=C·T,斜率k=C,斜率越大,體積越小

V1<V2蓋—呂薩克定律(等壓)V-T圖像V=C·T,斜率k=C,即斜率越大,壓強越小p1<p23.理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實驗定律的氣體。理想氣體的

分子間除碰撞外無其他作用力,分子間無分子勢能。五、熱力學第一定律(1)表達式為ΔU=Q+W。注意+、-符合的規(guī)定。(2)幾種特殊過程:若過程是絕熱的,則Q=O,W=ΔU;若過程中不做功,即W=0,則

Q=ΔU;若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變,即ΔU=0,則W+Q=0或W=-Q。1.(多選)[2020江蘇單科,13A(1)]玻璃的出現(xiàn)和使用在人類生活里已有四千多

年的歷史,它是一種非晶體。下列關(guān)于玻璃的說法正確的有

()A.沒有固定的熔點B.天然具有規(guī)則的幾何形狀C.沿不同方向的導熱性能相同D.分子在空間上周期性排列AC解析

非晶體沒有固定的熔點;因為其分子在空間上排列無規(guī)則,所以天然不具有規(guī)則的幾何形狀;其導熱性能為各向同性,故A、C項正確,B、D項錯誤。2.(多選)[2019江蘇單科,13A(1)]在沒有外界影響的情況下,密閉容器內(nèi)的理想

氣體靜置足夠長時間后,該氣體()A.分子的無規(guī)則運動停息下來B.每個分子的速度大小均相等C.分子的平均動能保持不變D.分子的密集程度保持不變CD解析

由分子動理論的基本內(nèi)容可知,分子永不停息地做無規(guī)則運動,故A錯誤;在無外界影響下,靜置的理想氣體溫度不變,因此分子的平均動能不變,但每個分子的速度大小無法確定,故B錯誤,C正確;因靜置足夠長時間,分子無規(guī)則運動在各個位置的概率相等,故分子的密集程度保持不變,故D正確。3.[2020江蘇單科,13A(3)]一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀

態(tài)C,其p-

圖像如圖所示,求該過程中氣體吸收的熱量Q。答案2×105J解析

A→B過程,外界對氣體做的功W1=p(VA-VB)B→C過程W2=0根據(jù)熱力學第一定律得ΔU=(W1+W2)+QA和C的溫度相等ΔU=0代入數(shù)據(jù)解得Q=2×105J4.[2018江蘇單科,12A(3)]如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時壓強為2.0×105Pa,經(jīng)歷A→B→C→A的過程,整個過程中對外界放出61.4J熱量。求該氣體在A→B過程中對外界所做的功。答案138.6J解析整個過程中,外界對氣體做功W=WAB+WCA,且WCA=pA(VC-VA)由熱力學第一定律ΔU=Q+W得WAB=-(Q+WCA)解得WAB=-138.6J,即氣體對外界做的功為138.6J

201820192020熱學部分T12:相對濕度、飽和

汽、氣體分子運動、V

-T圖像及熱力學定律T13:理想氣體微觀解

釋、表面張力、p-T圖

像與熱力學定律綜合T13:非晶體、飽和汽、

p-

圖像及熱力學定律考向解讀1.重基礎(chǔ)講科技。選擇題以基礎(chǔ)知識為主,但緊跟最近科技問題。復(fù)習中

要注意考點的變化。2.重主干講能力。計算題以微量運算、氣體實驗定律為主,考查學生綜合

分析能力。一、分子動理論1.分子模型(1)球體模型:d=

(固、液體一般用此模型)。油膜法估測分子大小時d=

,S為單分子油膜的面積,V為滴到水中的純油酸的體積。(2)立方體模型:d=

(氣體一般用此模型)。對氣體,d應(yīng)理解為相鄰分子間的平均距離,氣體分子間距大,分子大小可以忽略,不能估算氣體分子的大小,

只能估算氣體分子所占空間、分子質(zhì)量。2.微觀量的估算(1)分子的質(zhì)量:m=

=

。(2)分子的體積:V0=

=

。對于氣體分子,V0表示每個分子平均占據(jù)的空間體積。(3)物體所含的分子數(shù):n=

NA=

NA或n=

NA=

NA。典例1

(2020江蘇泰州5月模擬)水的密度ρ=1.0×103kg/m3、摩爾質(zhì)量M=1.8×

10-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)為NA=6.02×1023mol-1,一滴露水的體積大約是9.0×

10-8cm3,它含有

個水分子,如果一只極小的蟲子來喝水,每分鐘喝進

9.0×107個水分子時,每分鐘喝進水的質(zhì)量是

kg。(結(jié)果保留兩位有

效數(shù)字)答案3.0×10152.7×10-18解析知水的摩爾質(zhì)量為:M=1.8×10-2kg/mol水的摩爾體積為:Vmol=

一個水分子的體積為:V0=

一滴露水含有水分子的個數(shù):N=

=3.0×1015(個)小蟲每分鐘喝進水的物質(zhì)的量為:n=

每分鐘喝進水的質(zhì)量為:m=nM=2.7×10-18kg典例2

[2019江蘇單科,13A(2)]由于水的表面張力,荷葉上的小水滴總是球形

的。在小水滴表面層中,水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為

(選填

“引力”或“斥力”)。分子勢能Ep和分子間距離r的關(guān)系圖像如圖所示,能

總體上反映小水滴表面層中水分子Ep的是圖甲中

(選填“A”“B”

或“C”)的位置。答案引力

C解析

液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離,則液體表面層分子

間作用力表現(xiàn)為引力。當引力和斥力相等時分子勢能最小,而此時分子力表

現(xiàn)為引力,分子間距離應(yīng)大于最小分子勢能對應(yīng)的距離,故應(yīng)是題圖中C位置。變式1

(2020江蘇南通、泰州、揚州等七市第二次調(diào)研)在高倍顯微鏡下觀

察布朗運動實驗如圖甲所示。每隔30s記錄一次懸浮微粒的位置。按時間

順序作出位置連線如圖乙所示,連線

(選填“是”或“不是”)微粒的軌跡。它直接呈現(xiàn)的微粒運動是無規(guī)則的。間接反映

做永不停

息的無規(guī)則運動。答案不是液體分子解析布朗運動圖像是固體微粒的無規(guī)則運動在每隔一定時間的位置,而不

是微粒的運動軌跡,圖乙只是按時間間隔依次記錄位置的連線;由圖乙可以看

出微粒在不停地做無規(guī)則運動,間接反映液體分子做永不停息的無規(guī)則運動。變式2(2020江蘇如皋中學、徐州一中、宿遷中學三校聯(lián)考)某容器容積為

V,充入氮氣的密度為ρ,摩爾質(zhì)量M,阿伏加德羅常數(shù)NA,則容器中氮氣分子的

總個數(shù)為

;氮氣分子間的平均距離為

。答案

NA

解析由題可知,氣體的物質(zhì)的量為n=

=

所以氣體分子數(shù)為N=nNA=

NA由上述可得,單個分子的體積為V0=

=

假定分子所占體積為立方體,則分子間距離r為r=

=

二、固體和液體1.晶體具有固定的熔點,而非晶體沒有固定的熔點;單晶體某些物理性質(zhì)為各

向異性,多晶體和非晶體物理性質(zhì)為各向同性。2.液晶是一種特殊的物質(zhì),既可以流動,又可以表現(xiàn)出單晶體的分子排列特點,

在光學、電學物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性。3.液體的表面張力使液體表面有收縮到球形的趨勢,表面張力的方向跟液面

相切。典例3

(多選)(2020江蘇連云港老六所四星高中模擬)下列說法正確的是(

)A.雨水沒有透過布雨傘是因為液體表面存在張力B.布朗運動反映了懸浮顆粒中分子運動的不規(guī)則性C.充氣后氣球會膨脹,這是由分子斥力造成的D.單晶體的某些物理性質(zhì)具有各向異性,而多晶體和非晶體都是各向同性的AD解析

雨水由于表面張力作用,雨滴表面收縮,不容易穿過雨傘縫隙,A

正確;布朗運動反映了液體分子運動的不規(guī)則性,B錯誤;充氣后氣球會膨脹,

這是氣體壓強造成的,與分子間作用力無關(guān),C錯誤;單晶體的某些物理性質(zhì)具

有各向異性,而多晶體和非晶體都是各向同性的,D正確。變式3(多選)(2020江蘇新沂潤新學校2月檢測)下列說法正確的是

()A.布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動B.晶體規(guī)則外形是晶體內(nèi)部微粒在空間有規(guī)則排列的結(jié)果C.液體很難壓縮是因為液體分子間只有斥力沒有引力D.液體表面具有收縮的趨勢是由于液體存在表面張力BD解析

布朗運動是懸浮在液體中的小顆粒的運動,是液體分子無規(guī)則

運動的反映,但不是液體分子的運動,故A項錯誤;晶體規(guī)則外形是晶體內(nèi)部微

粒在空間有規(guī)則排列的結(jié)果,故B項正確;液體很難壓縮不是因為沒有引力,而

是因為斥力大于引力,故C項錯誤;液體表面具有收縮的趨勢是由于液體存在

表面張力,故D項正確。三、氣體實驗定律的應(yīng)用1.利用氣體實驗定律解決問題的基本思路:2.求解氣體狀態(tài)變化的圖像問題,應(yīng)當明確圖像上的點表示一定質(zhì)量的理想

氣體的一個平衡狀態(tài),它對應(yīng)著三個狀態(tài)參量;圖像上的某一條直線段或曲線

段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程。典例4

(2020江蘇南京六校聯(lián)合體聯(lián)考)如圖所示,絕熱汽缸A與導熱汽缸B

均固定于地面,由剛性桿連接的絕熱活塞與兩汽缸間均無摩擦。兩汽缸內(nèi)裝

有處于平衡狀態(tài)的理想氣體,開始時體積均為V0、溫度均為T0。緩慢加熱A中

氣體,停止加熱達到穩(wěn)定后,A中氣體壓強為原來的1.2倍。設(shè)環(huán)境溫度始終保

持不變,則汽缸B中氣體的體積VB=

;汽缸A中氣體溫度TA=

。答案

V01.4T0解析設(shè)初始壓強為p0,停止加熱達到穩(wěn)定后A、B壓強相等,即pA=pB=1.2p0B中氣體始末狀態(tài)溫度相等,根據(jù)玻意耳定律可得p0V0=pBVB聯(lián)立以上等式解得VB=

V0則A中氣體體積VA=2V0-VB=

V0根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得

=

聯(lián)立以上等式可得TA=1.4T0變式4

(2020江蘇蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市調(diào)研)(1)如圖為某同學設(shè)計的一個溫度計,一球形金屬容器上部有一開口的玻璃管,玻璃管內(nèi)水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,外界大氣壓保持不變,當水銀柱緩慢上升時,容器內(nèi)壁的單位面積上受到氣體分子的平均作用力

(選填“增大”“不變”或“減小”),氣體對外做功

(選填“大于”“等于”或“小于”)吸收的熱量。

(2)在(1)中,如果玻璃管內(nèi)部橫截面積為S,當外界熱力學溫度為T1時,空氣柱長度為l1,現(xiàn)把容器浸在熱力學溫度為T2的熱水中,空氣柱長度變?yōu)閘2,不計容器的熱脹冷縮,則該容器球形部分的容積V=

。答案(1)不變小于(2)

解析(1)當水銀柱緩慢上升時,說明被封閉的理想氣體等壓膨脹,所以容器

內(nèi)壁的單位面積上受到氣體分子的平均作用力不變。等壓膨脹,溫度升高,內(nèi)能增大,根據(jù)ΔU=Q+W可知,氣體對外做功小于吸收的

熱量。(2)因為是等壓變化

=

所以

=

解得V=

四、熱力學第一定律的理解和應(yīng)用1.熱力學第一定律:ΔU=W+Q。不消耗能量卻可源源不斷對外做功的機器被

稱為第一類永動機。失敗原因:違背能量守恒定律。2.氣體實驗定律與熱力學定律的綜合問題的處理方法典例5

(2020江蘇南京金陵中學、海安高級中學、南京外國語學校第四次

模擬)如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的p-V圖像,氣體由狀態(tài)A經(jīng)

狀態(tài)B變化到狀態(tài)C,AB、BC在一條直線上。(1)已知狀態(tài)A的溫度為300K,求狀態(tài)B的溫度;(2)已知A→B的過程中,理想氣體內(nèi)能變化量為200J,吸收的熱量為500J,B→

C的過程中氣體放出的熱量。答案(1)400K(2)20J解析(1)由

=

=

解得TB=400K(2)A→B的過程ΔUAB=WAB+QAB解得WAB=-300JB→C的過程,由“面積”關(guān)系可知WBC