高三物理專題復習專題14 熱學

1、1專題專題14 14 熱學熱學考點考點48 48 分子動理論分子動理論 內(nèi)能內(nèi)能考點考點49 49 氣體、固體和液體氣體、固體和液體考點考點50 50 熱力學定律與能量守恒定律熱力學定律與能量守恒定律考點考點51 51 實驗：用油膜法估測分子大小實驗：用油膜法估測分子大小考點考點52 52 熱學綜合問題熱學綜合問題2考點考點48 48 分子動理論分子動理論 內(nèi)能內(nèi)能1. 分子分子動理論動理論(1) 物體是由大量分子組成的分子的大?。悍肿又睆降臄?shù)量級為1010 m，分子質(zhì)量的數(shù)量級為1026 kg.分子直徑估測方法：油膜法阿伏伽德羅常數(shù)：1 mol的任何物質(zhì)中含有NA6.021023個分子(2)

2、 分子永不停息地做無規(guī)則運動擴散現(xiàn)象：不同物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象叫做擴散擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的3布朗運動：指懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運動微粒越小，溫度越高，布朗運動越明顯(3) 分子間存在相互的作用力分子間同時存在引力和斥力，分子力是分子間引力和斥力的合力2物體的內(nèi)能物體的內(nèi)能(1) 分子平均動能：分子由于做熱運動而具有的動能叫分子動能物體內(nèi)所有分子動能的平均值叫分子平均動能(2) 分子的勢能：由分子間相對位置決定的勢能叫分子勢能固體和液體的分子勢能與物體的體積有關(3) 物體的內(nèi)能：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(nèi)能考點考點48 分子動理論分

3、子動理論 內(nèi)能內(nèi)能4決定內(nèi)能的因素微觀上：分子動能、分子勢能、分子個數(shù)宏觀上：溫度、體積、物質(zhì)的量改變物體內(nèi)能有兩種方式：做功、熱傳遞內(nèi)能的改變由熱力學第一定律決定考點考點48 分子動理論分子動理論 內(nèi)能內(nèi)能5考法考法1 1布朗運動與分子熱運動的比較布朗運動與分子熱運動的比較6考點考點48 分子動理論分子動理論 內(nèi)能內(nèi)能7考法考法2 2利用阿伏伽德羅常數(shù)進行微觀量的估算利用阿伏伽德羅常數(shù)進行微觀量的估算1靈活運用兩種微觀模型靈活運用兩種微觀模型對液體、固體來說，可以將分子看成是一個個緊挨在一起的小球，也可認為這些分子是一個個緊密排列的立方體，如圖所示(1) 球體模型：分子的直徑為 .(2) 立

4、方體模型：分子的直徑為 .這兩種分子模型計算出的直徑數(shù)量級相同考點考點48 分子動理論分子動理論 內(nèi)能內(nèi)能8考點考點48 分子動理論分子動理論 內(nèi)能內(nèi)能93注意一個問題注意一個問題由于固體和液體中分子間距離較小，則 可以近似表示每個分子的體積而氣體分子間的距離很大，用 只能表示每個氣體分子平均占據(jù)的空間，那么 就可以表示氣體分子間的平均距離了考點考點48 分子動理論分子動理論 內(nèi)能內(nèi)能10考法考法3 3分子間作用力和分子勢能隨分子間距的變化規(guī)律分子間作用力和分子勢能隨分子間距的變化規(guī)律返回專題首頁返回專題首頁考點考點48 分子動理論分子動理論 內(nèi)能內(nèi)能11考點考點49 49 氣體、固體和液體氣

5、體、固體和液體1. 氣體氣體(1) 描述氣體狀態(tài)的物理量：溫度、體積、壓強(2) 氣體的壓強產(chǎn)生原因：大量氣體分子無規(guī)則熱運動對器壁碰撞而產(chǎn)生，氣體作用在器壁單位面積上的壓力叫壓強決定因素：宏觀上取決于氣體的體積和溫度；微觀上取決于單位體積內(nèi)的分子數(shù)(分子數(shù)密度)和分子平均動能單位：國際單位是帕(Pa)，常用單位有：標準大氣壓(atm)、厘米汞柱(cmHg)和毫米汞柱(mmHg)換算關系是：1 atm76 cmHg1.013105Pa，1 mmHg133 Pa.12(3) 氣體實驗定律玻意耳定律(等溫變化)：p1V1p2V2或pVC.查理定律(等容變化)： .蓋呂薩克定律(等壓變化)： .理想

6、氣體狀態(tài)方程： .2固體和液體固體和液體(1) 固體分為晶體和非晶體兩類，晶體又分為單晶體和多晶體(2) 液體液體的表面張力：液體的表面分子間的引力稱為表面張力，表面張力使液體表面收縮而繃緊，跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直考點考點49 氣體、固體和液體氣體、固體和液體13液晶：液晶是一種特殊的物質(zhì)，它既具有液體的流動性，又具有晶體的各向異性，液晶在顯示器方面具有廣泛的應用3飽和汽、飽和汽壓和相對濕度飽和汽、飽和汽壓和相對濕度(1) 飽和汽：在密閉容器中的液體不斷蒸發(fā)，液面上的蒸汽也不斷凝結，當這兩個同時存在的過程達到動態(tài)平衡時，液面上的蒸汽叫飽和汽，而沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽叫做未飽和汽(

7、2) 飽和汽壓：飽和汽的壓強叫做飽和汽壓，飽和汽壓與溫度的高低有關，溫度升高時，飽和汽壓也增大飽和汽壓與體積的大小無關(3) 相對濕度：在某一溫度下，空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度下水的飽和汽壓之比，稱為空氣的相對濕度，即相對濕度(B) .考點考點49 氣體、固體和液體氣體、固體和液體14考法考法4氣體壓強的計算氣體壓強的計算1液體封閉的氣體壓強的確定液體封閉的氣體壓強的確定平衡法：選與氣體接觸的液柱為研究對象進行受力分析，利用它的受力平衡，求出氣體的壓強取等壓面法：根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側壓強相等建立方程求出壓強液體內(nèi)部深度為h處的總壓強pp0gh

8、.考點考點49 氣體、固體和液體氣體、固體和液體152固體固體(活塞或汽缸活塞或汽缸)封閉的氣體壓強的確定封閉的氣體壓強的確定由于該固體必定受到被封閉氣體的壓力，所以可通過對該固體進行受力分析，由平衡條件建立方程來求出氣體壓強考點考點49 氣體、固體和液體氣體、固體和液體16考法考法5 5氣體實驗定律氣體實驗定律1氣體實驗定律及圖線比較氣體實驗定律及圖線比較考點考點49 氣體、固體和液體氣體、固體和液體17考點考點49 氣體、固體和液體氣體、固體和液體18考法考法6理想氣體的狀態(tài)方程及應用理想氣體的狀態(tài)方程及應用1理想氣體理想氣體(1) 宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實驗定律的

9、氣體，實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體(2) 微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，分子本身沒有體積，即它所占據(jù)的空間認為都是可以被壓縮的空間2狀態(tài)方程： .3應用狀態(tài)方程解題的一般步驟應用狀態(tài)方程解題的一般步驟(1) 明確研究對象，即某一定質(zhì)量的理想氣體；(2) 確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2；考點考點49 氣體、固體和液體氣體、固體和液體19(3) 由狀態(tài)方程列式求解；(4) 討論結果的合理性考法考法7晶體與晶體與非晶體非晶體返回專題首頁返回專題首頁考點考點49 氣體、固體和液體氣體、固體和液體20考點考點50 50 熱力學定律

10、與能量守恒定律熱力學定律與能量守恒定律1. 熱力學第一定律(1) 做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式(2) 熱力學第一定律：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和用公式表達為：UQW.2熱力學第二定律(1) 熱傳導的方向性：兩個溫度不同的物體接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體而低溫物體必須要依靠外界的輔助才能將熱量傳給高溫物體21(2) 第二類永動機：從單一熱源吸收熱量并把它全部用來對外做功，而不產(chǎn)生他變化的機器機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，違背熱力學第二定律，不可能實現(xiàn)(3) 熱力學第二定律克勞修斯表述：熱量不能自

11、發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Γ划a(chǎn)生其他影響3能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變考點考點50 熱力學定律與能量守恒定律熱力學定律與能量守恒定律22考法考法8對熱力學第一定律的理解對熱力學第一定律的理解1熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內(nèi)能的過程是等效的，而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系此定律是標量式，應用時功、內(nèi)能、熱量的單位應統(tǒng)一為國際單位焦耳2對公式UQW符號的規(guī)定：考點考點50 熱力學

12、定律與能量守恒定律熱力學定律與能量守恒定律233. 幾種幾種特殊情況特殊情況：(1) 若過程是絕熱的，則Q0，WU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；(2) 若過程中不做功，即W0，則QU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；(3) 若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即U0，則WQ0或WQ，外界對物體做的功等于物體放出的熱量4注意事項注意事項：(1) 應用熱力學第一定律時要明確研究的對象是哪個物體或者是哪個熱力學系統(tǒng)；(2) 應用熱力學第一定律計算時，要依照符號法則代入數(shù)據(jù)，對結果的正、負也同樣依照規(guī)則來解釋其意義；考點考點50 熱力學定律與能量守恒定律熱力學定律與能量守恒定律24(3) 分析此

13、類問題需要注意兩點，“絕熱”說明與外界沒有熱交換，氣體向真空擴散時對外不做功考點考點50 熱力學定律與能量守恒定律熱力學定律與能量守恒定律25考法考法9對熱力學第二定律的理解對熱力學第二定律的理解1對熱力學第二定律關鍵詞的理解對熱力學第二定律關鍵詞的理解在熱力學第二定律的表述中，“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其他影響”的含義：(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助；(2)“不產(chǎn)生其他影響”是說發(fā)生的熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學方面的影響，如吸熱、放熱、做功等2熱力學第二定律的實質(zhì)熱力學第二定律的實質(zhì)熱力學第二定律的每一種表述，都揭示了大

14、量分子參與宏觀過程的方向性，進而使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性考點考點50 熱力學定律與能量守恒定律熱力學定律與能量守恒定律263熱力學過程方向性實例熱力學過程方向性實例返回專題首頁返回專題首頁考點考點50 熱力學定律與能量守恒定律熱力學定律與能量守恒定律27考點考點51 51 實驗：用油膜法估實驗：用油膜法估測分子的大小測分子的大小1. 實驗實驗原理原理用油膜法估測分子大小的原理是：用累積法測出一滴油酸酒精溶液的體積V0，根據(jù)溶液濃度算出一滴純油酸的體積V，測出油滴形成單分子油膜層的面積S，如果把分子看做球形，就可算出油酸分子的直徑 .分子雖然很小，但分子間有空隙

15、，除一些有機物質(zhì)的大分子以外，一般物質(zhì)分子直徑的數(shù)量級都是1010 m本實驗采用使油酸在水面上形成一層單分子的油膜的方法，估測分子的大小，油酸是一種脂肪酸，它的分子和水有很強的親和力，當它浮于水面時，能形成一個單分子層油膜，如果油膜分子可以大致看做球形，油膜的厚度就是分子的直徑，如圖所示282實驗步驟實驗步驟(1) 配制油酸酒精溶液，取1 mL的油酸滴入酒精中配制成500 mL的油酸酒精溶液(2) 用滴管或注射器將配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)增加一定體積(例如1 mL)時的滴數(shù)，算出一滴油酸酒精溶液的體積(3) 實驗時先向邊長為3040 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水

16、，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上，用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散開(4) 待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上考點考點51 實驗：用油膜法估測分子的大小實驗：用油膜法估測分子的大小29(5) 將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積S.求面積時以坐標紙上邊長為1 cm的正方形為單位數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個(6) 根據(jù)配制的油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V.根據(jù)一滴純油酸的體積V和薄膜的面積S即可算出油酸薄膜的厚度 ，即油酸分子的大小3誤差分析誤差分析用油膜法估

17、測分子的直徑，通?？梢詼y得比較準，實驗誤差通常來自三個方面：(1) 形成單分子油膜只有形成單分子油膜，才能用油膜的厚度代表分子的直徑，即 .要求使用的酒精的濃度、痱子粉的用量適宜考點考點51 實驗：用油膜法估測分子的大小實驗：用油膜法估測分子的大小30(2) 油滴的體積V用累積法測油滴的體積先測出1 mL的油酸酒精溶液的滴數(shù)，從而計算出一滴油酸酒精溶液的體積，再由油酸酒精溶液的濃度算出純油酸的體積(3) 油膜的面積S用坐標紙測出形狀不規(guī)則油膜的面積數(shù)出不規(guī)則圖形的輪廓包圍的方格數(shù)，計算方格數(shù)時，不足半格的舍去，多于半格的算一個，方格邊長的單位越小，這種方法求出的面積越精確4注意事項注意事項(1

18、) 油酸酒精溶液的濃度應小于0.1%.(2) 痱子粉的用量不要太多，否則不易成功考點考點51 實驗：用油膜法估測分子的大小實驗：用油膜法估測分子的大小31(3) 測一滴油酸酒精溶液的體積時，滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應為整毫升數(shù)，應多滴幾滴，數(shù)出對應的毫升數(shù)，這樣求平均值時誤差較小(4) 淺盤里水離盤口面的距離應小些，并要水平放置，以便準確地畫出油膜的形狀，畫線時視線應與板面垂直(5) 要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓(6) 利用坐標紙求油膜面積時，以邊長1 cm的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，大于半個的算一個(7) 做完實驗后，把水從盤的一側邊緣倒出，并用少量酒精清洗，然后用脫脂棉擦拭，最后用水沖洗，以保持盤的清潔 返回專題首頁返回專題首頁考點考點5