高中熱學(xué)復(fù)習(xí)課件

第4講熱學(xué)1.分子動理論的基本內(nèi)容(1)物質(zhì)是由大量的分子組成的．分子直徑的數(shù)量級為10－10m.(2)分子永不停息地做無規(guī)則運動．(3)分子間存在著相互作用力．即分子間同時存在著相互作用的引力和斥力，實際表現(xiàn)的是引力和斥力的合力，叫分子力．(4)分子間的引力和斥力都隨著分子間距離的增大而減小，隨著分子間距離的減小而增大，但斥力變化的快．

3.物體的內(nèi)能1.分子平均動能:物體內(nèi)所有分子動能的平均值.標(biāo)志：溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高，分子平均動能越大.2.分子勢能:由分子間的相互作用和相對位置決定的能量.它隨著物體體積的變化而變化，與分子間距離的關(guān)系為:(1)當(dāng)r>r0時，分子力表現(xiàn)為引力，隨r的增大，分子引力做負(fù)功，分子勢能增大.(2)當(dāng)r<r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨r的減小，分子斥力做負(fù)功，分子勢能增大.(3)當(dāng)r=r0時，分子勢能最小，但不為零，是負(fù)值，因為選兩分子相距無窮遠(yuǎn)時分子勢能為零.(4)分子勢能曲線如圖所示.3.物體的內(nèi)能:物體中所有分子的熱運動動能和分子勢能的總和.(1)決定內(nèi)能的因素①微觀上：分子動能、分子勢能、分子個數(shù).②宏觀上：溫度、體積、物質(zhì)的量(摩爾數(shù)).③一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定.注意區(qū)別兩個圖像(2)改變物體的內(nèi)能的兩種方式①做功：當(dāng)做功使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時候，外界對物體做了多少功，物體內(nèi)能就增加多少；物體對外界做了多少功，物體內(nèi)能就減少多少.②熱傳遞：當(dāng)熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的時候，物體吸收了多少熱量，物體內(nèi)能就增加多少；物體放出了多少熱量，物體內(nèi)能就減少多少.【名師點睛】

1.溫度相同的任意兩個物體分子平均動能相同，如溫度相同的氫氣和氧氣分子平均動能相同，但由于氫氣分子質(zhì)量小于氧氣分子質(zhì)量，故氫氣分子平均速率大于氧氣分子平均速率.2.物體的體積越大，分子勢能不一定就越大，也有少數(shù)物體(如水變成冰)，體積變大，分子勢能反而變小.3.任何物體都有內(nèi)能.4.當(dāng)一個系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生變化時，一定要分析做功和熱傳遞兩種可能性，不能遺漏其中一種.

3對液體和固體性質(zhì)的理解

分類比較晶體非晶體單晶體多晶體形狀規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則熔點確定不確定物理性質(zhì)各向異性各向同性分子序列有規(guī)則但多晶體各個晶粒的排列無規(guī)則無規(guī)則形成與轉(zhuǎn)化許多物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的晶體,同一種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn),有些非晶體在一定的條件下也可轉(zhuǎn)化為晶體典型物質(zhì)石英、云母、食鹽、硫酸銅各種金屬玻璃、蜂蠟、松香1.晶體與非晶體

2.晶體的各向異性晶體具有各向異性，并不是說每一種晶體都能夠在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，某種晶體可能只有某種或幾種物理性質(zhì)各向異性，例如云母、石膏晶體在導(dǎo)熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同；方鉛礦晶體在導(dǎo)電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的電阻率不同；立方形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同；方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性——沿不同方向的折射率不同。3.晶體與非晶體的熔化(1)晶體熔化時，吸收的熱量全部用來破壞其空間排列的規(guī)律性，所以晶體在熔化時溫度并不升高，即具有確定的熔點。(2)非晶體在被加熱時，溫度逐漸升高、逐漸軟化，吸收的熱量用來同時增加分子平均動能與分子勢能，所以非晶體沒有確定的熔點。從物理性質(zhì)上看，非晶體與液體沒有質(zhì)的不同，所以有時又稱非晶體為粘滯系數(shù)很大的液體。

4.浸潤和不浸潤現(xiàn)象的成因(1)若固體分子與液體分子間引力比較弱，附著層里的分子比內(nèi)部稀疏(r>r0)，附著層里分子間的引力占優(yōu)勢，使液體和固體的接觸面有收縮的趨勢，形成不浸潤現(xiàn)象。(2)固體與液體分子間的引力比較強，附著層里的分子分布比內(nèi)部密(r<r0)，附著層里的分子間斥力占優(yōu)勢，使液體與固體的接觸面有擴展的趨勢，形成浸潤現(xiàn)象。(3)同一種液體對一些固體是浸潤的，對另一些固體可能不浸潤。如：水銀不浸潤玻璃但浸潤鉛板?！久麕燑c睛】1.只要是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體.2.只要是具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體.3.晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化.如：石墨和金剛石4.金屬是多晶體，所以它是各向同性的.5.表面張力使液體自動收縮，由于有表面張力的作用，液體表面有收縮到最小的趨勢，表面張力的方向沿液面切線方向.(2012·煙臺二模)下列說法中正確的有()A．只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以算出氣體分子的體積B．溫度相同時，懸浮在液體中的固體微粒越小，布朗運動就越明顯C．在使兩個分子間的距離由很遠(yuǎn)(r＞10－9m)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D．由于液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，液體表面存在張力【解析】

由于氣體分子之間距離很大，所以無法算出氣體分子體積，A錯誤．微粒越小，布朗運動越明顯，B正確．相距很遠(yuǎn)的兩個分子在靠近的過程中，分子間作用力先增大，再減小，再增大；分子勢能先減小，后增大，故C錯誤．液體表面層分子間距離大于平衡間距離，液體表面層分子之間作用力表現(xiàn)為引力，故液體表面存在張力，D正確．【答案】

BD【名師點睛】1.布朗運動不是固體分子的運動，也不是液體分子的運動，是液體分子無規(guī)則熱運動的間接反映.2.布朗運動只能發(fā)生在氣體、液體中，而擴散現(xiàn)象在氣體、液體、固體之間均可發(fā)生.布朗運動的劇烈程度與顆粒大小和溫度有關(guān).3.因分子間的引力和斥力同時存在，且都隨間距變化，所以分析分子力做功時，應(yīng)先明確分子力表現(xiàn)為什么力，在間距變化過程中做什么功，再根據(jù)合力做功情況判斷分子勢能的變化.幾種常見情況的壓強計算1.系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下的氣體壓強計算方法(1)液體封閉的氣體壓強的確定①平衡法：選與氣體接觸的液柱為研究對象進(jìn)行受力分析，利用它的受力平衡，求出氣體的壓強.②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(cè)壓強相等建立方程求出壓強.液體內(nèi)部深度為h處的總壓強為p=p0+ρgh.(2)固體(活塞或汽缸)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(jìn)行受力分析，由平衡條件建立方程，來找出氣體壓強與其他各力的關(guān)系.2.加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的計算方法一般選與氣體接觸的液柱或活塞為研究對象，進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解.(2)固體(活塞或汽缸)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(jìn)行受力分析，由平衡條件建立方程，來找出氣體壓強與其他各力的關(guān)系.2.加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的計算方法一般選與氣體接觸的液柱或活塞為研究對象，進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解.氣體1.描述氣體的狀態(tài)參量(1)兩種溫標(biāo)——攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)①兩種溫標(biāo)的比較：兩種溫標(biāo)溫度的零點不同，同一溫度兩種溫標(biāo)表示的數(shù)值不同，但它們表示的溫度間隔是相同的，即每一份的大小相同，Δt=ΔT.②兩種溫標(biāo)的單位:攝氏溫標(biāo)的單位是攝氏度(℃),熱力學(xué)溫標(biāo)的單位是開爾文(K).(2)氣體的狀態(tài)及變化①對于一定質(zhì)量的氣體，如果溫度、體積、壓強這三個量都不變，我們就說氣體處于一定的狀態(tài).②一定質(zhì)量的氣體，p與T、V有關(guān)，三個參量中不可能只有一個參量發(fā)生變化，至少有兩個或三個同時改變.(3)三個狀態(tài)參量的比較參量意義單位換算關(guān)系宏觀上微觀上溫度(T)表示物體的冷熱程度表示分子的平均動能大小國際單位:開爾文(K)常用單位:攝氏度(℃)

T=t+273.15K壓強(p)

取決于氣體的溫度和體積

取決于氣體分子的平均動能和分子數(shù)密度

國際單位:帕斯卡(Pa)常用單位:大氣壓(atm)

1atm=1.013×105Pa=760mmHg

體積(V)

氣體所充滿的容器的容積

氣體分子所占據(jù)的空間

國際單位:m3常用單位:升(L)

1m3=103L=106mL2.氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程(1)理想氣體①嚴(yán)格遵從氣體實驗定律的氣體叫理想氣體.②實際氣體在溫度不太低、壓強不太大時可當(dāng)做理想氣體處理.③理想氣體是不存在的，它是實際氣體在一定程度的近似，是一種理想化模型.一些不易液化的氣體如氫氣、氧氣、氮氣、氦氣，在常溫下，可按理想氣體處理.(2)玻意耳定律①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比.②公式：pV=C或p1V1=p2V2.③微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，分子的總數(shù)是一定的，在溫度保持不變時，分子的平均動能保持不變，氣體的體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強就增大，反之亦然，故氣體的壓強與體積成反比.(3)查理定律①內(nèi)容:一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強p與熱力學(xué)溫度T成正比.②公式:③微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的密集程度不變，在這種情況下，當(dāng)溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強增大.定律變化過程一定質(zhì)量氣體的兩條圖線圖線特點玻意耳定律等溫變化等溫變化在p-V圖象中是雙曲線,由=常數(shù)，知T越大pV值就越大，遠(yuǎn)離原點的等溫線對應(yīng)的溫度就高，即T1<T2。等溫變化在p-圖象中是通過原點的直線，由p=(常數(shù)×T)/V，即圖線的斜率與溫度成正比，斜率越大則溫度越高，所以T2>T1。查理定律等容變化等容變化在p-t圖象中是通過t軸上-273.15℃的直線，在同一溫度下，同一氣體壓強越大，氣體的體積就越小，所以V1<V2等容變化在p-T圖象中是通過原點的直線，由p=(常數(shù)×T)/V可知，體積大時圖線斜率小，所以V1<V2。蓋·呂薩克定律等壓變化等壓變化在V-t圖象中是通過t軸上-273.15℃的直線，溫度不變時，同一氣體體積越大，氣體的壓強就越小，所以p1<p2等壓變化在V-T圖象中是通過原點的直線，由V=(常數(shù)×T)/p可知，壓強大時斜率小，所以p1<p2。要點氣體實驗定律圖象注意掌握定律的微觀解釋：

比如蓋·呂薩克定律的解釋，一定質(zhì)量的某種理想氣體，當(dāng)溫度升高時，分子的平均動能增大，要保持壓強不變，只有增大氣體的體積，減小分子的密集程度.飽和汽與飽和汽壓1.動態(tài)平衡:在單位時間內(nèi)，由液面蒸發(fā)出去的分子數(shù)等于回到液體中的分子數(shù)，液體與氣體之間達(dá)到了平衡狀態(tài)，這種平衡是一種動態(tài)平衡.2.飽和汽:在密閉容器中的液體不斷地蒸發(fā)，液面上的蒸汽也不斷地凝結(jié)，蒸發(fā)和凝結(jié)達(dá)到動態(tài)平衡時，液面上的蒸汽為飽和汽.3.未飽和汽:沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽.4.飽和汽壓:在一定溫度下，飽和汽的分子數(shù)密度是一定的，因而飽和汽的壓強也是一定的，這個壓強即這種液體的飽和汽壓.(1)飽和汽壓只是指空氣中這種液體蒸汽的分氣壓，與其他氣體壓強無關(guān).(2)飽和汽壓與溫度和物質(zhì)種類有關(guān).空氣的濕度1.絕對濕度和相對濕度(1)絕對濕度:用空氣中所含水蒸氣的壓強來表示的濕度.(2)相對濕度:空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比.(3)相對濕度公式:2.常用濕度計干濕泡濕度計、毛發(fā)濕度計、傳感器濕度計.

(2012·濟南實驗中學(xué)一模)內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸豎直浸入在盛有冰水混合物的水槽中，用不計質(zhì)量的活塞封閉壓強為1.0×105Pa，體積為2.0×10－3m3的理想氣體，現(xiàn)在活塞上緩慢倒上沙子，使封閉氣體的體積變?yōu)樵瓉淼囊话耄螅?1)求汽缸內(nèi)氣體的壓強；(2)若封閉氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，在上述過程中外界對氣體做功145J，封閉氣體是吸收還是放出熱量？熱量是多少？【答案】(1)2.0×105Pa(2)放出熱量145J

2．根據(jù)分子動理論和熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒的分子無規(guī)則運動的反映B．固體壓縮后撤力恢復(fù)原狀，是由于分子間存在著斥力C．使密閉氣球內(nèi)氣體的體積減小，氣體的內(nèi)能可能增加D．可以利用高科技手段，將散失在環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化【解析】

布朗運動中固體小顆粒的無規(guī)則運動是液體分子無規(guī)則運動的反應(yīng)，A錯誤．固體壓縮后撤力恢復(fù)原狀，是由于分子間存在斥力，B正確．使密閉氣球內(nèi)氣體體積減小，相當(dāng)于對球內(nèi)氣體做功，氣體的內(nèi)能可能增加，C正確．根據(jù)熱力學(xué)第二定律知，D錯誤．【答案】

BC1．如圖7－1所示，水平放置的A、B汽缸的長度和截面積均為20cm和10cm2，C是可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的、厚度不計的活塞，D為閥門，整個裝置均由導(dǎo)熱材料制成．開始時閥門關(guān)閉，A內(nèi)有壓強為PA＝2.0×105Pa的氮氣，B內(nèi)有壓強為PB＝1.2×105Pa的氧氣；閥門打開后，活塞C向右移動，最后