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1、第一篇第一篇 专题知能突破专题知能突破专题七专题七 分子动理论分子动理论 气体及热力学定律气体及热力学定律考点突破考点突破二、内能及内能的改变二、内能及内能的改变项项目目内容内容备备注注内能内能分子分子动动能能分子分子动动能各不相等能各不相等分子分子总动总动能由能由分子个数和温分子个数和温度决定度决定温度是分子平均温度是分子平均动动能的能的标标志志分子分子势势能能rr0时时，Ep最小最小Ep总总与分子个与分子个数、分子种数、分子种类类、物体体物体体积积有关有关分子力做正功，分子力做正功，Ep减小减小分子力做分子力做负负功，功，Ep增大增大只有分子力做功只有分子力做功时时，Ek和和Ep相互相互转
2、转化，二化，二者之和不者之和不变变内能内能的改的改变变做功做功没有没有热传递时热传递时，WU做功和做功和热传递热传递在改在改变变物体内物体内能上是等效的能上是等效的实质实质：其他形式的能与内能的相互：其他形式的能与内能的相互转转化化热传热传递递没有做功没有做功时时，QU实质实质：内能在物体：内能在物体间间的的转转移移三种方式：三种方式：传导传导、对对流、流、辐辐射射三、热力学定律三、热力学定律项项目目内容内容备备注注第一定律第一定律表达式：表达式：WQU第一第一类类永永动动机不可机不可能制成能制成符号符号规规律：律：对对物体做功物体做功W0，物体吸，物体吸热热Q0，内能增加内能增加U0第第二二
3、定定律律克氏克氏表述表述热热量可以自量可以自发发地由高温物体地由高温物体传传向低温物体，也向低温物体，也可以在外界帮助下由低温物体可以在外界帮助下由低温物体传传向高温物体向高温物体实质实质：自：自然界中与然界中与热现热现象有象有关的宏关的宏观观过过程具有程具有方向性方向性着眼于着眼于热传递热传递的方向性的方向性开氏开氏表述表述可以从可以从单单一一热热源吸源吸热热使之完全使之完全变变成功，但会成功，但会产产生其他影响生其他影响着眼于机械能和内能着眼于机械能和内能转转化的方向性化的方向性四、气体四、气体项项目目内容内容备备注注气体分子运气体分子运动动的特点的特点分子分子间间距很大，作用力很弱距很大
4、，作用力很弱对对理想气理想气体，温度体，温度Tk，内，内能能UT分子分子间间碰撞碰撞频频繁，分子运繁，分子运动动混乱混乱向各个方向运向各个方向运动动的分子数相等的分子数相等分子速率分布呈分子速率分布呈“中中间间多，两多，两头头少少”气体气体的状的状态态参参量量温度温度Tt273 KT与与t间间隔相等，起点不同隔相等，起点不同用于解用于解释释气体定律气体定律压压强强产产生原因：大量分子生原因：大量分子频频繁碰撞器壁繁碰撞器壁微微观观决定因素：分子平均决定因素：分子平均动动能、分子密集能、分子密集程度程度体体积积宏宏观观上：容上：容纳纳气体的容器的容气体的容器的容积积微微观观上：上：气体分子所能达
5、到的空气体分子所能达到的空间间体验高考体验高考 图图712.(2010广东理综广东理综，15)如图如图72所示，某种自所示，某种自 动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会 封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知 管中的空气压力，从而控制进水量设温度管中的空气压力，从而控制进水量设温度 不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气()A体积不变，压强变小体积不变，压强变小 B体积变小，压强变大体积变小，压强变大 C体积不变，压强变大体积不变，压强变大 D体积变小，压强变小体积变
6、小，压强变小 解析解析：细管中封闭空气的压强等于洗衣缸与细管间水位差产生的压强加细管中封闭空气的压强等于洗衣缸与细管间水位差产生的压强加 大气压强，洗衣缸内水位升高，两者间水位差变大，封闭气体压强变大气压强，洗衣缸内水位升高，两者间水位差变大，封闭气体压强变 大，同时细管中水位上升，封闭气体体积减小，故选项大，同时细管中水位上升，封闭气体体积减小，故选项B正确正确 答案答案：B图图723(2010新课标全国卷新课标全国卷，33)(1)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是关于晶体和非晶体，下列说法正确的是 ()A金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 B晶体的分子晶体的分
7、子(或原子、离子或原子、离子)排列是有规则的排列是有规则的 C单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 D单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的答案答案：BC(2)如图如图73所示，一开口气缸内盛有密度为所示，一开口气缸内盛有密度为的某种液体；一长为的某种液体；一长为l的粗细均匀的小瓶底朝上的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中，平衡时小瓶露出液面的部分和漂浮在液体中，平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为进入小瓶中液柱的长度均为l/4.现用活塞将气缸现用活
8、塞将气缸封闭封闭(图中未画出图中未画出)，使活塞缓慢向下运动，各部分气体的温度均保持不变，使活塞缓慢向下运动，各部分气体的温度均保持不变当小瓶的底部恰好与液面相平时，进入小瓶中的液柱长度为当小瓶的底部恰好与液面相平时，进入小瓶中的液柱长度为l/2，求此时，求此时气缸内气体的压强大气压强为气缸内气体的压强大气压强为p0，重力加速度为，重力加速度为g.图图73(1)求此时气体的压强求此时气体的压强图图7-4(2)保持保持T1350 K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值判断在抽气过程中求集热器内剩余气体
9、的质量与原来总质量的比值判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因剩余气体是吸热还是放热，并简述原因5(2010江苏单科江苏单科，12A)(1)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空空 气等温压缩，空气可视为理想气体下列图象能正确表示该过程中气等温压缩，空气可视为理想气体下列图象能正确表示该过程中 空气的压强空气的压强p和体积和体积V关系的是关系的是()答案答案：B(2)在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ的功的功现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质
10、现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了量保持不变，且放出了5 kJ的热量在上述两个过程中，空气的内能共减的热量在上述两个过程中，空气的内能共减小小_ kJ，空气，空气_(选填选填“吸收吸收”或或“放出放出”)的总热量为的总热量为_ kJ.5 放出放出 29 解析：解析：第第一个过程内能不变，第二个过程放热，内能减小一个过程内能不变，第二个过程放热，内能减小方法指导方法指导一、一、物体内能变化的判断方法物体内能变化的判断方法1由物体内能的定义判断由物体内能的定义判断 温度变化引起物体分子动能的变化；体积变化，分子间的分子力做温度变化引起物体分子动能的变化
11、；体积变化，分子间的分子力做 功，引起分子势能的变化，从而判定物体内能的变化功，引起分子势能的变化，从而判定物体内能的变化 2由热力学第一定律判定由热力学第一定律判定 根据根据UWQ，由，由W和和Q的大小和符号，判定的大小和符号，判定U的大小和符号的大小和符号 W：(对气体对气体)体积变大，对外做功体积变大，对外做功W为负，反之为负，反之W为正；同理，为正；同理，Q：从：从 外界吸热为正，反之为负外界吸热为正，反之为负 特别提醒特别提醒：一定质量的理想气体，内能完全由温度决定一定质量的理想气体，内能完全由温度决定 分子势能宏观上与物体的体积对应，但体积增大分子势能不一定增分子势能宏观上与物体的
12、体积对应，但体积增大分子势能不一定增 大要注意物态变化的影响大要注意物态变化的影响二、二、利用三个实验定律及气态方程解决问题的基本思路利用三个实验定律及气态方程解决问题的基本思路1选对象选对象根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在 状态变化过程中，其质量必须保持一定状态变化过程中，其质量必须保持一定2找参量找参量找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一 组组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力 学知识学知识(如力
13、平衡条件或牛顿运动定律如力平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式才能写出表达式3认过程认过程过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已 直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象与周围环境直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象与周围环境 的相互关系的分析才能确定，认清变化过程是正确选用物理规律的的相互关系的分析才能确定，认清变化过程是正确选用物理规律的 前提前提4列方程列方程根据研究对象状态变化的具体方式，选用气态方程或某根据研究对象状态变化的具体方式，选用气态方程或某 一实验定律，代入具体数值，最后分析讨论所得结果的合理性
14、及其物一实验定律，代入具体数值，最后分析讨论所得结果的合理性及其物 理意义理意义.分子动理论和热力学定律的综合分子动理论和热力学定律的综合 【例例1】(1)晶体的外形有规则和物理性质各向异性，从微观结构看是由晶体的外形有规则和物理性质各向异性，从微观结构看是由于于 的缘故液晶是一种的缘故液晶是一种特殊的物质，它既具有液体的特殊的物质，它既具有液体的 ，又像某些晶体那样具有光，又像某些晶体那样具有光学各向异性学各向异性物质微粒在空间有规则排列物质微粒在空间有规则排列 流动性流动性 解析：解析：物质是晶体还是非晶体从微观结构看物质的原子物质是晶体还是非晶体从微观结构看物质的原子(或分子、离或分子、
15、离子子)在空间排列是否有规则在空间排列是否有规则(2)下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A“油膜法估测分子大小油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径用的是油酸酒的实验中，估算油酸分子直径用的是油酸酒 精溶液的体积除以油膜的面积精溶液的体积除以油膜的面积B在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，与体积无关在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，与体积无关C雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果D第一类永动机不可能制成的原因是不符合热力学第二定律第一类永动机不可能制成的原因是不符合热力学第二定律解析：解
16、析：“油膜法估测分子大小油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径是用纯油的实验中，估算油酸分子直径是用纯油酸的体积除以油膜的面积，选项酸的体积除以油膜的面积，选项A错；根据饱和汽的性质，选项错；根据饱和汽的性质，选项B正确；正确；液体由于表面张力使液体表面绷紧，选项液体由于表面张力使液体表面绷紧，选项C正确；第一类永动机不可能正确；第一类永动机不可能制造的原因是不符合热力学第一定律，即能量守恒定律，选项制造的原因是不符合热力学第一定律，即能量守恒定律，选项D错错答案答案：BC 答案答案：减小减小1.8105 J减小减小9.01021个个11给体积相同的玻璃瓶给体积相同的玻璃瓶A、B分别装
17、满温度为分别装满温度为60和和0的热水和冷水的热水和冷水(如图如图75所示所示)(1)关于温度，下列说法中正确的是关于温度，下列说法中正确的是()A温度是分子平均动能的标志，所以温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水瓶中水 分子的平均动能比分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大瓶中水分子的平均动能大B温度越高，布朗运动愈显著，所以温度越高，布朗运动愈显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比瓶中水分子的布朗运动比B瓶中瓶中 水分子的布朗运动更显著水分子的布朗运动更显著CA瓶中水的内能与瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大瓶中水的内能一样大D由于由于A、B两瓶水体积相等，所以两瓶水体积相等，所以A、B两
18、瓶中水分子间的平均距离两瓶中水分子间的平均距离 相等相等图图75解析：解析：布朗运动不是水分子而是液体中小颗粒的无规则运动，所以布朗运动不是水分子而是液体中小颗粒的无规则运动，所以B错由于错由于A、B两瓶中水的密度不同两瓶中水的密度不同(热水的密度较小热水的密度较小)，所以，所以A、B两两瓶中水的质量不同，水分子的个数不同，水分子间的平均距离也不相瓶中水的质量不同，水分子的个数不同，水分子间的平均距离也不相等，所以只有等，所以只有A正确正确答案：答案：A(2)若把若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫改
19、变，这种改变内能的方式叫_，而且热量只能由，而且热量只能由_瓶瓶传到传到_瓶，由此可进一步认识到热力学第二定律的实质是瓶，由此可进一步认识到热力学第二定律的实质是_热传递热传递 A B 自然界中进行与热现象有关的客观过程都具有方向性自然界中进行与热现象有关的客观过程都具有方向性 解析：解析：自然界中进行的与热现象有关的宏观过程都具有方向性自然界中进行的与热现象有关的宏观过程都具有方向性答案答案：1.01026个个 图图76(1)活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度T2；答案：答案：1.2T1(2)当气体温度达到当气体温度达到1.8T1时的压强时的压强p.题后反思：题
20、后反思：气体性质计算题基本解题思路可概括为四句话：气体性质计算题基本解题思路可概括为四句话：(1)选取研究选取研究对象对象(2)确定状态参量对功热转换问题，即找出相互作用前后的状态确定状态参量对功热转换问题，即找出相互作用前后的状态量，对气体即找出状态变化前后的量，对气体即找出状态变化前后的p、V、T数值或表达式数值或表达式(3)认识变化认识变化过程除题设条件已指明外，常需通过研究对象跟周围环境的相互关系过程除题设条件已指明外，常需通过研究对象跟周围环境的相互关系确定确定(4)列出相关方程列出相关方程答案答案：0.5 kg(2)气缸内气体的最终体积气缸内气体的最终体积 气体定律与热力学定律的综
21、合气体定律与热力学定律的综合 图图77答案答案：18 cm(2)若气缸和活塞导热性能良好，气缸和活塞均可与外界进行热交换若气缸和活塞导热性能良好，气缸和活塞均可与外界进行热交换停止加热后，封闭气体的体积将如何变化？气体是吸热还是放热？停止加热后，封闭气体的体积将如何变化？气体是吸热还是放热？解析解析：停止加热后，气体做等压变化，随着温度的降低，气体体积减小停止加热后，气体做等压变化，随着温度的降低，气体体积减小气体的内能变化气体的内能变化U0，根据热力学第一定律，根据热力学第一定律UWQ知，知，Q0，即气体向外放热，即气体向外放热答案答案：减小放热：减小放热 31某学校科技兴趣小组，利用废旧物
22、品制作了某学校科技兴趣小组，利用废旧物品制作了一个简易气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根一个简易气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱，接口处用蜡密封，将酒瓶水平放置，的水银柱，接口处用蜡密封，将酒瓶水平放置，如图如图78所示已知：该装置密封气体的体积为所示已知：该装置密封气体的体积为560 cm3，玻璃管内部横，玻璃管内部横截面积为截面积为0.5 cm2，瓶口外的有效长度为，瓶口外的有效长度为48 cm.当气温为当气温为7时，水银柱刚好时，水银柱刚好处在瓶口位置处在瓶口位置图图78(1)求该气温计能测量的
23、最高气温求该气温计能测量的最高气温答案答案：19 答案答案：内能增加：内能增加0.8 J气体图象的应用气体图象的应用 【例例4】(1)V表示标准状态下水蒸气的摩尔体积，表示标准状态下水蒸气的摩尔体积，为标准状态下水蒸气为标准状态下水蒸气的密度，的密度，NA为阿伏加德罗常数，为阿伏加德罗常数，m表示每个水分子的质量，则阿伏加德表示每个水分子的质量，则阿伏加德罗常数罗常数NA_，标准状态下水蒸气分子间的平均距离，标准状态下水蒸气分子间的平均距离d_.(2)如图如图79所示，导热的气缸固定在水平所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸
24、中，气缸的内壁光滑现用水平闭在气缸中，气缸的内壁光滑现用水平外力外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是移动，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是()A气体放出热量气体放出热量 B气体分子平均动能不变气体分子平均动能不变C水平外力水平外力F逐渐变大逐渐变大 D气体内能减少气体内能减少图图79解析：解析：活塞缓慢移动，气体环境温度不变，气体分子平均动能不变，活塞缓慢移动，气体环境温度不变，气体分子平均动能不变，B对；对；气体等温膨胀，压强减小，水平外力气体等温膨胀，压强减小，水平外力F逐渐变大，逐渐变
25、大，C对；理想气体内能只对；理想气体内能只与温度有关，故内能不变，与温度有关，故内能不变，D错；气体内能不变对外做功，应吸热，错；气体内能不变对外做功，应吸热，A错错答案答案：BC(3)使一定质量的理想气体按图使一定质量的理想气体按图710中箭中箭头所示的顺序进行变化，图中头所示的顺序进行变化，图中AB段是以段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一支已纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一支已知气体在状态知气体在状态A时的温度为时的温度为TA300 K求：求：气体在状态气体在状态B时的温度时的温度气体在状态气体在状态C时的温度时的温度气体在状态气体在状态D时的温度时的温度图图710答案：答案：300 K6
26、00 K1 200 KBC 大于大于 图图711(2)以下说法正确的是以下说法正确的是()A同一种物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态同一种物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态B一切自然过程总是沿着熵增大的方向进行一切自然过程总是沿着熵增大的方向进行C温度降低，水的饱和汽压增大温度降低，水的饱和汽压增大D浸润与不浸润均是分子力作用的表现浸润与不浸润均是分子力作用的表现解析解析：同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如天然水晶同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如天然水晶是晶体，而熔化以后再凝结的水晶是晶体，而熔化以后再凝结的水晶(即石英玻璃即石英玻璃)就是非晶体，选项就是非晶体，选项A错错误；根据熵增加原理，选项误；根据熵增加原理，选项B正确；同一种液体的饱和汽压随着温度的正确；同一种液体的饱和汽压随着温度的升高而迅速增大，选项升高而迅速增大，选项C错误；浸润时附着层里液体分子相互作用力表错误；浸润时附着层里液体分子相互作用力表现为斥力，不浸润时附着层里液体分子相互作用力表现为引力，选项现为斥力，不浸润时附着层里液体分子相互作用力表现为引力，选项D正确正确答案：答案：BD 点击此处进入点击此处进入 能力提升演练能力提升演练