不計分子勢能

考點1熱力學(xué)定律、能量守恒定律1.熱力學(xué)第一定律（1）內(nèi)容：外界對物體________加上物體從外界____________等于物體內(nèi)能的增加量ΔU.（2）表達式：ΔU=_____.做的功W吸收的熱量QW+Q2.熱力學(xué)第二定律（1）表述1：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而_________________.（2）表述2：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來對外做功，而_________________.（3）意義:熱力學(xué)第二定律表明自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有________.不引起其他變化不引起其他變化方向性3.熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)零度不可達到4.熱力學(xué)溫度和攝氏溫度關(guān)系（1）T=____________.（2）ΔT=_____.5.能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能___________轉(zhuǎn)化為_____________，或者___________轉(zhuǎn)移到___________，在能的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中其總量_______.t+273.15KΔt從一種形式另一種形式從一個物體另一個物體不變1.熱力學(xué)第一定律（1）符號規(guī)定.W外界對物體做功W>0物體對外界做功W<0Q物體從外界吸收熱量Q>0物體向外界放出熱量Q<0ΔU物體內(nèi)能增加ΔU>0物體內(nèi)能減小ΔU<0（2）實質(zhì):熱力學(xué)第一定律是能量守恒的具體體現(xiàn),說明能量在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程中是守恒的.2.熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律是說不違背能量守恒定律的熱力學(xué)過程的發(fā)生具有方向性.熱力學(xué)過程方向性實例:（1）（2）（3）（4）由以上可知,并非所有能量守恒的過程都能實現(xiàn).3.兩類永動機比較第一類永動機第二類永動機不消耗能量卻可以源源不斷地對外做功的機器從單一熱源吸熱，全部用來對外做功而不引起其他變化的機器違背能量守恒定律，不可能實現(xiàn)違背熱力學(xué)第二定律，不可能實現(xiàn)給旱區(qū)送水的消防車停于水平地面，在緩慢放水過程中，若車胎不漏氣，胎內(nèi)氣體溫度不變，不計分子間勢能，則胎內(nèi)氣體（）A.從外界吸熱B.對外界做負功C.分子平均動能減小D.內(nèi)能增加【解析】選A.若車胎不漏氣，氣體溫度不變，不計分子勢能，則氣體分子平均動能不變，內(nèi)能也不變，故C、D兩項均錯.緩慢放水過程中氣體膨脹，對外界做正功，再由熱力學(xué)第一定律知氣體從外界吸熱，故A對B錯.考點2氣體狀態(tài)參量1.溫度（T或t）（1）物理意義:宏觀上表示物體的__________；微觀上標志物體內(nèi)分子熱運動的激烈程度.它是物體分子__________的標志.

冷熱程度平均動能（2）兩種溫標.①攝氏溫標（t）:單位℃.在1個標準大氣壓下,水的冰點作為_____,沸點作為_______.②熱力學(xué)溫標（T）:單位K.把________作為0K.絕對零度（0K）是低溫的極限,只能接近不能達到.2.體積（1）宏觀上：容納氣體的____________.（2）微觀上：氣體分子所能達到的__________.0℃100℃-273℃容器的容積空間體積3.壓強（1）宏觀上：器壁單位面積上受到的______.（2）微觀上：大量氣體分子單位時間作用在單位面積上的________.（3）決定因素宏觀上：氣體的______、_______和物質(zhì)的量.微觀上：單位體積內(nèi)的________和分子的平均_______.（4）單位換算:1atm=____cmHg=___________Pa.壓力總沖量體積溫度分子數(shù)動能761.013×1051.氣體的溫度、體積、壓強之間的關(guān)系一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)一個參量不變時，另兩個參量的關(guān)系為（1）等溫變化：分子的平均動能不變，若體積減小，單位體積內(nèi)分子數(shù)目增多，氣體的壓強增加.（2）等容變化：單位體積內(nèi)的分子數(shù)目不變，溫度升高，分子的平均動能增加，氣體的壓強增加.（3）等壓變化：溫度升高，氣體分子的平均動能增加，只有氣體的體積增大，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少，才可保持氣體的壓強不變.2.熱力學(xué)第一定律在氣體狀態(tài)變化中的應(yīng)用理想氣體無分子勢能，只有分子動能，一定質(zhì)量的氣體，其內(nèi)能只取決于溫度，而與體積無關(guān).在氣體狀態(tài)變化過程中，三個狀態(tài)參量（p、V、T）遵循氣體狀態(tài)方程（或恒量）.3.氣體壓強常見的計算方法（1）液體內(nèi)深為h處的總壓強p=p0+ρgh,式中的p0為液面上方的壓強,在水銀內(nèi),用cmHg做單位時可表示為p=H+h.（2）求用固體（如活塞）或液體（如液柱）封閉在靜止的容器內(nèi)的氣體壓強,應(yīng)對封閉物進行受力分析,然后根據(jù)平衡條件求解.（2012·南京模擬）一定質(zhì)量的理想氣體,經(jīng)等溫壓縮,氣體的壓強增大,用分子動理論的觀點分析,這是因為（）A.氣體分子每次碰撞器壁的平均沖量增大B.單位時間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多C.氣體分子的總數(shù)增加D.氣體分子的密度增大【解析】選B、D.理想氣體經(jīng)等溫壓縮,壓強增大,體積減小,分子密度增大,則單位時間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多,故B、D正確.對一定質(zhì)量的理想氣體,分子總數(shù)不變,C錯.由于氣體等溫變化,分子的平均動能不變,故每次撞擊器壁的平均沖量不變,A錯.

熱力學(xué)第一定律與氣體的綜合應(yīng)用【例證1】如圖所示,一絕熱容器被隔板K分隔成a、b兩部分.已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體,b內(nèi)為真空.抽開隔板K后,a內(nèi)氣體進入b,最終達到平衡狀態(tài).在此過程中（）A．氣體對外界做功,內(nèi)能減少B．氣體不做功,內(nèi)能不變C．氣體壓強變小,溫度降低D．氣體壓強變小,溫度不變【解題指南】解答該題應(yīng)注意以下兩點:（1）容器為絕熱容器,與外界沒有能量交換.（2）b內(nèi)為真空,則a內(nèi)氣體進入b時沒有做功.【自主解答】選B、D.在本題中由于b內(nèi)為真空，當(dāng)a內(nèi)氣體膨脹時，無受力物體，因此氣體并不對外做功，又由于容器絕熱，氣體與外界無熱交換，所以氣體的內(nèi)能不變，故A錯，B正確；由于氣體是稀薄氣體，所以可把氣體看成理想氣體，此時不考慮分子間的作用力，即不必考慮分子勢能，氣體的內(nèi)能只由分子動能決定，此過程中氣體的溫度不變，由于體積增大，分子密度減小，所以壓強變小，故C錯,D正確.【總結(jié)提升】解答該題的關(guān)鍵是:（1）容器絕熱,氣體與外界無熱交換.（2）b內(nèi)為真空,a中氣體雖然膨脹,但不對外做功,現(xiàn)對易錯選項及錯誤原因具體分析如下:易錯選項錯誤原因易錯選A項誤認為只要氣體膨脹就一定對外做功,再由熱力學(xué)第一定律判斷其內(nèi)能減少.而實際上由于b內(nèi)為真空.當(dāng)a部分的氣體膨脹時，沒有受到外界的壓力，所以氣體膨脹時并未對外做功.易錯選項錯誤原因易錯選C項由上述結(jié)論,誤判斷溫度降低；或者誤認為氣體的體積膨脹時，分子間距離變大，克服分子力做功，分子勢能增加，導(dǎo)致分子動能減小，使氣體溫度降低.而實際上稀薄氣體可等效為理想氣體，不考慮分子力，也就不考慮分子勢能.

【變式訓(xùn)練】地面附近有一正在上升的空氣團,它與外界的熱交換忽略不計.已知大氣壓強隨高度增加而降低,則該氣團在此上升過程中（不計氣團內(nèi)分子間的勢能）（）A.體積減小,溫度降低B.體積減小,溫度不變C.體積增大,溫度降低D.體積增大,溫度不變【解析】選C.由題意,該氣團在上升過程中,壓強變小,故體積增大,對外做功.由于它與外界的熱交換忽略不計,由熱力學(xué)第一定律知其內(nèi)能減少,因不計氣團內(nèi)分子間的勢能,故分子的平均動能變小,因此溫度降低.故只有C正確.

氣體實驗定律的應(yīng)用【例證2】（2011·上海高考）（10分）如圖,絕熱汽缸A與導(dǎo)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,求汽缸A中氣體的體積VA和溫度TA.【解題指南】解答本題要把握以下思路:（1）處于平衡狀態(tài)時A、B中氣體的壓強相等.（2）B汽缸導(dǎo)熱,內(nèi)部氣體做等溫變化,由玻意耳定律分析.（3）A汽缸絕熱,內(nèi)部氣體的p、V、T均變化,由氣體狀態(tài)方程分析.【規(guī)范解答】設(shè)初態(tài)壓強為p0,膨脹后A、B壓強相等pB=1.2p0（2分）B中氣體始末狀態(tài)溫度相等p0V0=1.2p0（2V0-VA）（2分）所以（2分）A部分氣體滿足（2分）所以TA=1.4T0

（2分）答案：1.4T0【總結(jié)提升】應(yīng)用狀態(tài)方程解題的一般步驟（1）明確研究對象,即質(zhì)量一定的那部分氣體或兩部分氣體.（2）確定每部分氣體的始末狀態(tài)參量p1、V1、T1及p2、V2、T2.（3）建立狀態(tài)方程,對相關(guān)的兩部分氣體還要列出壓強或體積間的關(guān)系方程.（4）注意討論結(jié)果的合理性.【變式訓(xùn)練】如圖所示,一開口汽缸內(nèi)盛有密度為ρ的某種液體;一長為l的粗細均勻的小瓶底朝上漂浮在液體中,平衡時小瓶露出液面的部分和進入小瓶中液柱的長度均為l/4.現(xiàn)用活塞將汽缸封閉（圖中未畫出）,使活塞緩慢向下運動,各部分氣體的溫度均保持不變.當(dāng)小瓶的底部恰好與液面相平時,進入小瓶中的液柱長度為l/2,求此時汽缸內(nèi)氣體的壓強.大氣壓強為p0,重力加速度為g.【解析】設(shè)當(dāng)小瓶內(nèi)氣體的長度為時,壓強為p1;當(dāng)小瓶的底部恰好與液面相平時,瓶內(nèi)氣體的壓強為p2,汽缸內(nèi)氣體的壓強為p3.依題意①由玻意耳定律②式中S為小瓶的橫截面積.聯(lián)立①②兩式,得③又有④聯(lián)立③④式,得答案：【變式備選】如圖所示,薄壁光滑導(dǎo)熱良好的汽缸放在光滑水平面上,當(dāng)環(huán)境溫度為10℃時,用橫截面積為1.0×10-2m2的活塞封閉體積為2.0×10-3m3的理想氣體,活塞另一端固定在墻上.外界大氣壓強為1.0×105Pa.（1）當(dāng)環(huán)境溫度為37℃時,汽缸自由移動了多少距離?（2）如果環(huán)境溫度保持在37℃,對汽缸作用水平力,使缸內(nèi)氣體體積緩慢地恢復(fù)到原來數(shù)值,這時汽缸受到的水平作用力多大?

【解析】（1）氣體等壓變化汽缸移動的距離為（2）氣體等容變化對汽缸受力分析,根據(jù)平衡條件,p3S=p0S+F，F(xiàn)=（p3-p0）S=1×104×1.0×10-2N=100N.答案：（1）2×10-2m（2）100N考查內(nèi)容關(guān)于氣體圖象問題【例證】如圖甲所示是一個右端開口的圓筒形汽缸，活塞可以在汽缸內(nèi)自由滑動.活塞將一定量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi)，此時氣體的溫度為27℃.若給汽缸加熱，使氣體溫度升高，讓氣體推動活塞從MN緩慢地移到PQ.已知大氣壓強p0=1.0×105Pa.求：（1）當(dāng)活塞到達PQ后缸內(nèi)氣體的溫度；（2）把活塞鎖定在PQ位置上，讓氣體的溫度緩慢地降到27℃,求此時氣體的壓強并分析判斷該過程氣體是放熱還是吸熱；（3）在圖乙中畫出上述兩個過程中氣體壓強p隨溫度T變化的圖象.【規(guī)范解答】（1）此過程為等壓變化過程p1=p2=p0=1×105Pa,V2=2V1，T1=300K由得：T2=600K（2）此過程為等容變化過程，T3=300K由查理定律：

得：p3=0.5×105Pa該過程中氣體溫度降低，內(nèi)能減少，體積不變，做功為零，由熱力學(xué)第一定律可判斷氣體向外放熱.（3）p－T圖象如圖所示.答案：（1）600K（2）0.5×105Pa放熱（3）見規(guī)范解答1.（2011·廣東高考）如圖為某種椅子與其升降部分的結(jié)構(gòu)示意圖，M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動，設(shè)筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中（）A.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大B.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小C.氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大D.氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小【解析】選A.M向下滑動的過程中，氣體體積減小，故外界對氣體做功，由熱力學(xué)第一定律知，Q=0，內(nèi)能的改變?nèi)Q于做功，因外界對氣體做功，故氣體的內(nèi)能增大，A正確，B、C、D錯誤.2.（2012·河池模擬）一定質(zhì)量的理想氣體處于平衡態(tài)Ⅰ,現(xiàn)設(shè)法使其溫度升高而壓強減小達到平衡態(tài)Ⅱ,則（）A.狀態(tài)Ⅰ時氣體的密度比狀態(tài)Ⅱ時氣體的密度小B.狀態(tài)Ⅰ時分子的平均動能比狀態(tài)Ⅱ時分子的平均動能大C.從狀態(tài)Ⅰ到狀態(tài)Ⅱ過程中氣體要向外放熱D.從狀態(tài)Ⅰ到狀態(tài)Ⅱ過程中氣體要對外做功【解析】選D.由=常數(shù)知,溫度升高而壓強減小時,體積一定增大,即對外做功,氣體的密度減小,A錯，D對.