分子支理論 熱力學(xué)定律與能量守恒

1、選修 3-3 第一章 熱學(xué)第 1講 分子支理論 熱力學(xué)定律與能量守恒Ih隨堂檢測演練、I1圖 114(2009廣東，13)遠古時代，取火是一件困難的事，火一般產(chǎn)生于雷擊或磷的自燃.隨著人類文明的進步，出現(xiàn)了“鉆木取火”等方法“鉆木取火”是通過方式改變物體的內(nèi)能，把轉(zhuǎn)變成內(nèi)能.(2)某同學(xué)做了一個小實驗：先把空的燒瓶放入冰箱冷凍，一小時后取出燒瓶，并迅速把 一個氣球緊密地套在瓶頸上，然后將燒瓶放進盛滿熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來， 如圖 114.這是因為燒瓶里的氣體吸收了水的 ，溫度 ，體積解析：(1)熱力學(xué)第一定律是對能量守恒定律的一種表述方式熱力學(xué)第一定律指出，熱 能可以從一個物體傳遞給另

2、一個物體，也可以與機械能或其他能量相互轉(zhuǎn)換，在傳遞和 轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值不變所以鉆木取火是通過做功把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(2)內(nèi)能可以從一個物體傳遞給另一個物體(高溫到低溫)，使物體的溫度升高；一定質(zhì)量 的氣體，當壓強保持不變時，它的體積V隨溫度T線性地變化.所以從冰箱里拿出的 燒瓶中的空氣(低溫)吸收水(高溫)的熱量溫度升高，體積增大答案：(1)做功 機械能 (2)熱量 升高 增大 (1)物質(zhì)是由大量分子組成的，分子直徑的數(shù)量級一般 m.能說明分子都在永不停息地做無規(guī)則運動的實驗事實有(舉一例即可).在兩分子間的距離由r0(此時分子間的引力和斥力相互平衡，分子作用力為零)逐漸增大的過程中，分

3、子力的變化 情況是(填“逐漸增大”“逐漸減小”“先增大后減小”“先減小后增大”).(2)一定質(zhì)量的理想氣體，在保持溫度不變的情況下，如果增大氣體體積，氣體壓強將如 何變化？請你從分子動理論的觀點加以解釋.如果在此過程中氣體對外界做了 900 J的 功，則此過程中氣體是放出熱量還是吸收熱量？放出或吸收多少熱量？ (簡要說明理由)答案：(1)1010 布朗運動(或擴散現(xiàn)象) 先增大后減小(2)氣體壓強減小 一定質(zhì)量的氣體，溫度不變時，分子的平均動能一定，氣體體積增大， 分子的密集程度減小，所以氣體壓強減小.一定質(zhì)量的理想氣體，溫度不變時，內(nèi)能不 變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，當氣體對外做功時氣體一定吸收

4、熱量，吸收的熱量等于氣體 對外做的功量，即 900 J.(1)據(jù)某報報道：天津一小男孩睡覺時，臀部將壓在下面的打火機焐炸，丁烷氣體外泄，致使屁股局部速凍成傷.請你運用所學(xué)過的熱學(xué)知識判斷下列說法正確的是()焙炸是因為打火機內(nèi)丁烷液體變熱汽化，體積增加，壓強增大而爆炸焙炸的過程符合熱力學(xué)第一定律市報關(guān)于局部速凍成傷的報道不符合科學(xué)道理爆炸后，丁烷外泄并迅速汽化吸熱，由于吸熱速度快而使屁股局部速凍成傷(2)用長度可放大600倍的顯微鏡觀察布朗運動估計放大后的小碳粒體積為0.1X10-9 m3,碳的密度是2.25X103 kg/m3,摩爾質(zhì)量是1.2X10-2 kg/mol,阿伏加德羅 常數(shù)為60X

5、1023 mol-1,貝U該小碳粒含分子個數(shù)約為多少個？(取1位有效數(shù)字)0.1X 109解析：(2)小碳粒體積V = m3 = 4.6 X10 -19 m3該小碳粒含分子個數(shù)為N = pNA，代入數(shù)值解得：N=5X1010個.答案： (1)ABD (2)5X 1010 個4. (1)以下說法正確的是()分子的熱運動是指物體內(nèi)部分子的無規(guī)則運動碎玻璃不能拼在一起，是由于分子間存在著斥力物體做加速運動時速度越來越大，物體內(nèi)分子的平均動能也越來越大D液晶既有液體的流動性，又具有光學(xué)各向異性在輪胎爆裂這一短暫過程中，氣體膨脹，溫度下降在完全失重的情況下，熔化的金屬能夠收縮成標準的球形(2)圖 1-1

6、-5如圖1-1-5是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的氣體實驗裝置，封閉有一定質(zhì)量的理想氣 體，若用力緩慢向下推動活塞，使活塞向下移一段距離，不計活塞與氣缸內(nèi)壁間的摩擦， 環(huán)境溫度保持不變，由此可以判斷，被封閉氣體的內(nèi)能 (填“不變”或“改變”)，體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體熱(填“吸”或“放”).解析： (1)考查熱學(xué)中的分子動理論、液晶的特性及氣體的物態(tài)變化. 碎玻璃不能拼在一 起是因為分子間的距離不能達到分子引力的范圍；物體內(nèi)分子的平均動能僅由溫度決 定，與物體運動的快慢無關(guān)；液晶既有液體的流動性，又具有光學(xué)各向異性；輪胎爆裂 的一瞬間，氣體膨脹對外做功，來不及熱交換，

7、因此氣體的內(nèi)能減少，溫度降低(2)考查熱力學(xué)第一定律氣缸導(dǎo)熱性能良好，用力緩慢地向下推動活塞的過程中，缸內(nèi) 氣體充分地與外界熱交換，溫度不變，內(nèi)能不變，外界對氣體做功，氣體放出熱量答案： (1)ADEF (2)不變 放5(1)下列說法中正確的是()A.懸浮微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)就越多，布朗運動越明顯B在使兩個分子間的距離由很遠(r10-9 m)減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先減小后增大，分子勢能不斷增大溫度升高，分子熱運動的平均動能一定增大，但并非所有分子的速率都增大定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)等溫壓縮后，其壓強一定增大內(nèi)能向機械能轉(zhuǎn)化是有條件的，即環(huán)境中必須存在溫度差，通過科技

8、創(chuàng)新，我們能 夠研制出將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不產(chǎn)生其他影響的熱機已知水的密度p=1.0X103 kg/m3、摩爾質(zhì)量M=18X10-2 kg，阿伏加德羅常數(shù)NA =60X1023 mol-1滴露水的體積大約是6.0X10-5 cm3,它含有個水分子.如果一只極小的蟲子來喝水，每分鐘喝進60X107個水分子，那么它每分鐘喝進水的質(zhì)量 是kg(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).解析：(1)懸浮微粒越大，單位時間內(nèi)撞擊它的分子數(shù)越多，布朗運動越不明顯，A錯.分 子從很遠靠近時，分子間作用力先增大后減小再增大，B錯.根據(jù)熱力學(xué)第二定律我們 無法研制出那樣的熱機，E錯.pV1.0X103X6 0 X10 -11

9、(2)水分子個數(shù)為N=MNa=18X10-2X6.0X1023個=2.0X1018個,喝進水的質(zhì)量為m = n*M= 18X10-18 kgNA答案： (1)CD (2)20X 101818X 10-186圖 1-1-6如圖1-1-6所示,pV圖中，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程I變至狀態(tài)B時, 從外界吸收熱量420 J，同時膨脹對外做功300 J.當氣體從狀態(tài)B經(jīng)過程II回到狀態(tài)A 時，外界壓縮氣體做功200 J,求此過程中氣體吸收或放出的熱量是多少？解析：一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程I變至狀態(tài)B時，從外界吸收的熱量Q1大 于氣體膨脹對外做的功W,氣體內(nèi)能增加，由熱力學(xué)第一定律，氣體內(nèi)能增加量為AU =Q1 + W1 = 420 J +