分子動理論氣體以及熱力學(xué)定律

1、關(guān)于分子動理論氣體及熱力學(xué)定律第1頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第13講分子動理論氣體及熱力學(xué)定律 第2頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四1(2013新課標(biāo)全國卷33)(1)兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的分子僅在分子力作用下由靜止開始運(yùn)動，直至不再靠近在此過程中，下列說法正確的是_A分子力先增大，后一直減小B分子力先做正功，后做負(fù)功C分子動能先增大，后減小D分子勢能先增大，后減小E分子勢能和動能之和不變第3頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四(2)如圖7131，兩個(gè)側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同氣缸直立放置，氣缸底部和頂部均有細(xì)管連通

2、，頂部的細(xì)管帶有閥門K.兩氣缸的容積均為V0，氣缸中各有一個(gè)絕熱活塞(質(zhì)量不同，厚度可忽略)開始時(shí)K關(guān)閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體(可視為理想氣體)，壓強(qiáng)分別為p0和p0/3；左活塞在氣缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為V0/4.現(xiàn)使氣缸底與一恒溫?zé)嵩唇佑|，平衡后左活塞升至氣缸頂部，且與頂部剛好沒有接觸；然后打開K，經(jīng)過一段時(shí)間，重新達(dá)到平衡已知外界溫度為T0，不計(jì)活塞與氣缸壁間的摩擦求：第4頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四圖7131(i)恒溫?zé)嵩吹臏囟萒；(ii)重新達(dá)到平衡后，左氣缸中活塞上方氣體的體積Vx.第5頁，共66頁，2022年，5月20日

3、，11點(diǎn)11分，星期四解析(1)由分子動理論的知識，當(dāng)兩個(gè)分子相互靠近，直至不能靠近的過程中，分子力先是表現(xiàn)為引力且先增大后減小，之后表現(xiàn)為分子斥力，一直增大，所以A選項(xiàng)錯誤；分子引力先做正功，然后分子斥力做負(fù)功，分子勢能先減小再增大，分子動能先增大后減小，所以B、C正確，D錯誤因?yàn)橹挥蟹肿恿ψ龉Γ苑肿觿菽芎头肿觿幽艿目偤捅３植蛔?，E選項(xiàng)正確第6頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第7頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第8頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四(ii)當(dāng)把閥門K打開重新達(dá)到平衡后，由于右側(cè)上部分氣體要充入左側(cè)

4、的上部，且由兩式知M1gM2g，打開活塞后，左側(cè)活塞降至某位置，右側(cè)活塞升到頂端，氣缸上部保持溫度T0等溫變化，氣缸下部保持溫度T等溫變化第9頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第10頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四2(2013新課標(biāo)全國卷33)(1)關(guān)于一定量的氣體，下列說法正確的是_A氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和B只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低C在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強(qiáng)為零D氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加E氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高第11頁，共

5、66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四(2)如圖7132，一上端開口、下端封閉的細(xì)長玻璃管豎直放置玻璃管的下部封有長l125.0 cm的空氣柱，中間有一段長為l225.0 cm的水銀柱，上部空氣柱的長度l340.0 cm.已知大氣壓強(qiáng)為p075.0 cmHg.現(xiàn)將一活塞(圖中未畫出)從玻璃管開口處緩緩?fù)峦疲构芟虏靠諝庵L度變?yōu)閘120.0 cm.假設(shè)活塞下推過程中沒有漏氣，求活塞下推的距離圖7132 第12頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四解析(2)以cmHg為壓強(qiáng)單位，在活塞下推前，玻璃管下部空氣柱的壓強(qiáng)為p1p0p2設(shè)活塞下推后，下部空氣柱的壓強(qiáng)為

6、p1，由玻意耳定律得p1l1p1l1如圖，設(shè)活塞下推距離為l，則此時(shí)玻璃管上部空氣柱的長度為l3l3l1l1l第13頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四設(shè)此時(shí)玻璃管上部空氣柱的壓強(qiáng)為p2，則p2p1p2由玻意耳定律得p0l3p2l3由至式及題給數(shù)據(jù)解得l15.0 cm答案(1)ABE(2)15.0 cm第14頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四近三年浙江卷的試題都是由一小一大組成的，小題是選擇題的形式大題是計(jì)算題的形式熱點(diǎn)聚焦(1)分子動理論、物體的內(nèi)能(2)氣體壓強(qiáng)的計(jì)算(3)氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用(4)熱力學(xué)定律的理解及應(yīng)用命題趨勢2014年高考對本

7、專題內(nèi)容的考查仍將以分子動理論和熱力學(xué)定律及氣體狀態(tài)方程應(yīng)用為重點(diǎn)，以組合題形式出現(xiàn) 第15頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四考向一分子動理論與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合 第16頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第17頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第18頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第19頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四(2)如圖7133所示，兩端開口的U形玻璃管兩邊粗細(xì)不同，粗管橫截面積是細(xì)管的2倍管中裝入水銀，兩管中水銀面與管口距離均為12 cm，大氣壓強(qiáng)為p075 c

8、mHg.現(xiàn)將粗管管口封閉，然后將細(xì)管管口用一活塞封閉并將活塞緩慢推入管中，直到兩管中水銀面高度差達(dá)6 cm為止，求活塞下移的距離(假設(shè)環(huán)境溫度不變)圖7133 第20頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四解析(1)選項(xiàng)A中的物質(zhì)不明確狀態(tài)，若是氣體，要考慮分子間距，則選項(xiàng)A錯誤；布朗運(yùn)動觀察到的是懸浮顆粒的無規(guī)則運(yùn)動，不是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動，則選項(xiàng)B錯誤；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，則選項(xiàng)C正確；兩分子間距增大，分子力可能增大，也可能減小，則選項(xiàng)D錯誤第21頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四(2)設(shè)粗管中氣體為氣體1，細(xì)管中氣體為氣體2.對粗管中氣體

9、1：有p0L1p1L1右側(cè)液面上升h1，左側(cè)液面下降h2，有S1h1S2h2，h1h26 cm，得h12 cm，h24 cm，L1L1h1解得：p190 cmHg對細(xì)管中氣體2：有p0L1p2L2，p2p1h解得：L29.375 cm因?yàn)閔L1h2L2，解得：h6.625 cm答案(1)C(2)6.625 cm第22頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的解題思路(1)選擇對象即某一定質(zhì)量的理想氣體；(2)找出參量氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)認(rèn)識過程認(rèn)清變化過程是正確選用物理規(guī)律的前提；(4)列出方程選用某一實(shí)驗(yàn)定律或氣態(tài)方

10、程，代入具體數(shù)值求解，并討論結(jié)果的合理性. 第23頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四【預(yù)測1】 (1)兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖7134中曲線所示，曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0.相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開始相互接近若兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢能為零，下列說法正確的是()圖7134 第24頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四A在rr0階段，F(xiàn)做正功，分子動能增加，勢能減小B在rr0時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為引力，在兩分子靠近時(shí)，引力做正功，分子勢能減小，分子動能增大，選項(xiàng)A正確；在rr0時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，在

11、兩分子靠近時(shí)，斥力做負(fù)功，分子勢能增大，分子動能減小，選項(xiàng)B錯誤；在rr0時(shí)，引力和斥力相等，分子力為零，分子勢能最小但不為零，分子動能最大，選項(xiàng)C正確，D錯誤；只有分子力做功，分子勢能和分子動能之和保持不變，選項(xiàng)E正確第28頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第29頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四水銀柱移動過程中，外界對氣體做功Wp0SL11050.410448102 J1.92 J，由熱力學(xué)第一定律知內(nèi)能變化為：UWQ1.92 J3 J1.08 J，即內(nèi)能增加1.08 J.答案(1)ACE(2)291.2 K(或18.2 )內(nèi)能增加增加1.0

12、8 J第30頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四【預(yù)測2】 (1)根據(jù)分子動理論，對下列現(xiàn)象解釋正確的是_ (填入正確選項(xiàng)前的字母)A花香襲人，說明分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動B海綿容易壓縮，說明分子間存在引力C滴進(jìn)水中的紅墨水迅速散開，說明分子間存在斥力D渾濁液靜置后變澄清，說明分子間既有引力又有斥力第31頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四圖7136 第32頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四(3)現(xiàn)在轎車已進(jìn)入普通家庭，為保證駕乘人員人身安全，汽車增設(shè)了安全氣囊，它會在汽車發(fā)生一定強(qiáng)度的碰撞時(shí)，利用疊氮化鈉(NaN3)爆炸時(shí)

13、產(chǎn)生氣體(假設(shè)都是N2)充入氣囊，以保護(hù)駕乘人員若已知爆炸瞬間氣囊容量為70 L，氮?dú)獾拿芏?.25102 kg/m3，氮?dú)獾钠骄栙|(zhì)量M0.028 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA6.021023 mol1，試估算爆炸瞬間氣囊中N2分子的總個(gè)數(shù)N(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)第33頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四解析(1)花香襲人是分子做無規(guī)則運(yùn)動的結(jié)果，選項(xiàng)A正確；海綿容易壓縮是因?yàn)楹＞d有許多小孔，選項(xiàng)B錯；滴進(jìn)水中的紅墨水迅速散開說明分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，選項(xiàng)C錯；渾濁液靜置后變澄清是因?yàn)轭w粒受重力作用下沉，選項(xiàng)D錯第34頁，共66頁，2022年，5月20日，

14、11點(diǎn)11分，星期四答案(1)A(2)ab增大(3)21026個(gè)第35頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四考向二熱力學(xué)定律、內(nèi)能與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合1.熱力學(xué)第一定律：UQW2在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”、“不產(chǎn)生其他影響”的涵義(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)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”的涵義是發(fā)生的熱力學(xué)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(xué)方面的影響，如吸熱、放熱、做功等第36頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第37頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四【典例

15、2】 (2013江蘇卷，12A)如圖7137所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，AB和CD為等溫過程，BC和DA為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)這就是著名的“卡諾循環(huán)”圖7137第38頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四該循環(huán)過程中，下列說法正確的是_AAB過程中，外界對氣體做功BBC過程中，氣體分子的平均動能增大CCD過程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多DDA過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化第39頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第40頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，

16、星期四解析由理想氣體狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律分析，AB為等溫過程，內(nèi)能不變，氣體的體積增大，氣體對外做功，A錯；BC過程為絕熱過程，體積增大對外做功，因此內(nèi)能減小，氣體分子的平均動能減小，B錯；CD為等溫過程，體積減小，分子數(shù)密度增大，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積的分子數(shù)增多，C項(xiàng)正確； DA為絕熱過程，體積減小，外界對氣體做功內(nèi)能增大，溫度升高，因此氣體分子的速率分布曲線變化，D錯第41頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四答案CBC2541025m3第42頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四牢記以下的幾個(gè)結(jié)論：(1)熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體

17、；(2)氣體壓強(qiáng)是由氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的，壓強(qiáng)大小與分子熱運(yùn)動的劇烈程度和分子密度有關(guān)；(3)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)；(4)溫度變化時(shí)，意味著物體內(nèi)分子的平均動能隨之變化，并非物體內(nèi)每個(gè)分子的動能都隨之發(fā)生同樣的變化.第43頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四【預(yù)測3】 (1)在研究性學(xué)習(xí)的過程中，針對能源問題、大氣污染問題同學(xué)們提出了如下四個(gè)活動方案，從理論上講可行的是()A利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是可能的B制作一種制冷設(shè)備，使溫度降至絕對零度以下C將房屋頂蓋上太陽能板，可

18、直接用太陽能來解決照明和熱水問題D汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴(yán)重污染了空氣，想辦法使它們自發(fā)地分離，既清潔了空氣，又變廢為寶第44頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四(2)如圖7138所示，汽缸放置在水平平臺上，活塞質(zhì)量10 kg，橫截面積50 cm2，厚度1 cm，汽缸全長21 cm，汽缸質(zhì)量20 kg，大氣壓強(qiáng)為1105 Pa，當(dāng)溫度為7 時(shí)，活塞封閉的氣柱長10 cm，若將汽缸倒過來放置時(shí)，活塞下方的空氣能通過平臺上的缺口與大氣相通g取10 m/s2，求：圖7138汽缸倒置時(shí)，活塞封閉的氣柱多長；當(dāng)溫度多高時(shí)，活塞剛好接觸平臺 第45頁，共66頁，2022年，

19、5月20日，11點(diǎn)11分，星期四解析(1)利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是不可能的，因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律，A錯誤；因?yàn)榻^對零度是下限溫度，故制作一種制冷設(shè)備，使溫度降至絕對零度以下是不可能的，B錯誤；將房屋頂蓋上太陽能板，可直接用太陽能來解決照明和熱水問題是可行的，C正確；汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴(yán)重污染了空氣，使它們自發(fā)地分離是不可能的，D錯誤第46頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第47頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四答案(1)C(2)15 cm100 第48頁，共66頁，2022

20、年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四【預(yù)測4】 (1)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A在一定條件下物體的溫度可以降到0 KB物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功C吸收了熱量的物體，其內(nèi)能一定增加D壓縮氣體總能使氣體的溫度升高第49頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四(2)如圖7139所示，一定量的氣體放在體積為V0的容器中，室溫為T0300 K，有一光滑導(dǎo)熱活塞C(不占體積)將容器分成A、B兩室，B室的體積是A室的兩倍，A室容器上連接有一U形管(U形管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì))管兩邊水銀柱高度差為76 cm，B室容器中連接有閥門S，可與大氣相通(外界大氣壓等于76 c

21、m汞柱產(chǎn)生的壓強(qiáng))求：第50頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四圖7139將閥門S打開后，A室的體積變成多少？打開閥門S后將容器內(nèi)的氣體從300 K分別加熱到400 K和540 K，U形管內(nèi)兩邊水銀面的高度差各為多少？第51頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四解析(1)根據(jù)熱力學(xué)第三定律絕對零度不可能達(dá)到，故A錯誤；物體從外界吸收熱量，對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知內(nèi)能可能增加、減少或不變，故C錯誤；壓縮氣體，外界對氣體做正功，氣體可能向外界放熱，內(nèi)能可能減少，溫度降低，故D錯誤；物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功而引起其他變化，B正確第52頁

22、，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第53頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四第54頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四考向三熱學(xué)基本知識與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合第55頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四(2)我國“蛟龍”號深海探測船載人下潛超過七千米，再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄在某次深潛實(shí)驗(yàn)中，“蛟龍”號探測到990 m深處的海水溫度為280 K某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)來研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化如圖71310所示，導(dǎo)熱良好的氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，不計(jì)活塞的質(zhì)量和摩擦，氣缸所處海平面的溫度T0300 K，壓強(qiáng)p01 at

23、m，封閉氣體的體積V03 m3.如果將該氣缸下潛至990 m深處，此過程中封閉氣體可視為理想氣體第56頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四圖71310求990 m深處封閉氣體的體積(1 atm相當(dāng)于10 m深的海水產(chǎn)生的壓強(qiáng))下潛過程中封閉氣體_(填“吸熱”或“放熱”)，傳遞的熱量_(填“大于”或“小于”)外界對氣體所做的功第57頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四答案(1)C(2)2.8102 m3放熱大于第58頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四【預(yù)測5】 (1)下列說法中正確的是()A被活塞封閉在氣缸中的一定質(zhì)量的理想氣體

24、，若體積不變，壓強(qiáng)增大，則氣缸在單位面積上，單位時(shí)間內(nèi)受到的分子碰撞次數(shù)增加B在完全失重的情況下，密閉容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為零C分子間的距離r存在某一值r0，當(dāng)r大于r0時(shí)，分子間斥力大于引力；當(dāng)r小于r0時(shí)，分子間斥力小于引力D布朗運(yùn)動是懸浮在液體中的固體顆粒的分子無規(guī)則運(yùn)動的反映第59頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四(2)如圖71311所示的導(dǎo)熱汽缸固定于水平面上，缸內(nèi)用活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，外界大氣壓強(qiáng)保持不變，現(xiàn)使汽缸內(nèi)氣體溫度由27 緩慢升高到87 ，此過程中氣體對活塞做功240 J，內(nèi)能增加了60 J活塞與汽缸間無摩擦、不漏氣，且不計(jì)氣體的重力，活塞可以緩慢自由滑動則：圖71311缸內(nèi)氣體從外界吸收了多少熱量？升溫后缸內(nèi)氣體體積是升溫前氣體體積的多少倍？第60頁，共66頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)11分，星期四解析(1)一定質(zhì)量的理想氣體，若體積不變，壓強(qiáng)增大，