2022屆新高考物理沖刺精準復(fù)習(xí)：熱學(xué)

2022屆新高考物理沖刺精準復(fù)習(xí)

熱學(xué)

分子動理論

1、物體是由大量分子構(gòu)成的。

（1）分子的大小：除一些有機物的大分子外，一般分子直徑的數(shù)量級都是10%（分

子通?？闯蔀樾∏颍雍舜笮〉臄?shù)量級為10%）。油膜法測分子直徑d=v/s（V:單分

子油膜的體積，S:油膜表面枳）

（2）阿伏加德羅常數(shù)：N=6.02X1023mol'.它的含義是Imol的任何純物質(zhì)所含的粒

子數(shù)是恒定的，都是6.02X1023mol"個。它是連接宏觀與微觀的一個重要橋梁。分子質(zhì)

MV

量：m="'?l=n.otP，固體和液體的分子體積：V-YBSL-^LSSL。

'N“NANANAP

（3）分子間有空隙。具體事例：擴散現(xiàn)象；氣體能夠被壓縮：水和酒精混合后總體積減

小。

2、分子在永不停息地做無規(guī)則運動一一熱運動

（1）例證：布朗運動、擴散。

（2）布朗運動：懸浮在液體中的小顆粒做無規(guī)則運動（顯微鏡下看不到分子，只能看到

許多分子的集合起來的整體一小顆粒）。說明分子在永不停息地做無規(guī)則運動（即熱運動，

1827年法國植物學(xué)家布朗發(fā)現(xiàn)，擴散現(xiàn)象也能說明分子的無規(guī)則運動）。

布朗運動的劇烈程度、擴散現(xiàn)象的快慢都說明/分子的無規(guī)則運動（熱運動）跟溫度

有關(guān)，溫度越高，分子的無規(guī)則運動就越劇烈。

3、分子間有相互作用力：

（1）分子間同時存在引力和斥力，實際表現(xiàn)出來的分子力是引力和斥力的合力。

（2）分子力與分子間距離的關(guān)系：

引力和斥力都隨著分子距離的增大而減小，但間距對斥力的影響最大（如果增加相同的距

離，則斥力減少的更多）。

?當「=「。時，f可=/斥，引力與斥力大小相等方向相反，表現(xiàn)出的分子力為零。

■當r<r。時，如果r減小，九?和f斥都增大，但/亦/斥，表現(xiàn)出的分子力為斥力。

.當r>r時,如果r增加，加和//都減小,但九A/斥,表現(xiàn)出的分子力為引力。

分子之間表現(xiàn)出來的作用力與分子間距的關(guān)系類同于彈簧的彈力。

（3）分子力的特點：分子力是短程力（其本質(zhì)是電磁力），當分子間距冷10&時，引力

和斥力都幾乎減到零（就為分子的直徑）。

4、分子速率分布規(guī)律：分子數(shù)

分子做無規(guī)則的熱運動，對某一個

分子來說，它具有多大的速率完全是偶

然的，跟溫度無一定關(guān)系，但對大量分

子，分子速率遵循一定的統(tǒng)計規(guī)律：氣

體的大多數(shù)分子，其速率都在某個數(shù)值

附近，離開這個數(shù)值越遠，分子數(shù)越

少，呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的現(xiàn)象。

而且隨著溫度的升高，具有較大速率的

分子數(shù)占所有分子總數(shù)的比例增大。分

子速率與分子數(shù)所占百分比之間的關(guān)系

如圖所示。這規(guī)律也可通過珈耳頓板實驗來模擬。

例1、聚乙烯的摩爾質(zhì)量是〃=25Kg/，“。/,聚乙烯的的密度是

〃=0.95x10,g/加3

求：⑴、一個聚乙烯分子的質(zhì)量？

⑵、1克聚乙烯含有多少個聚乙烯分子？

⑶、Icn?聚乙烯含有多少個聚乙烯分子？

解析：⑴、設(shè)一個聚乙烯分子的質(zhì)量為m,則有

〃25=4.15x10-3Kg

萬一6.02x1()23

⑵、設(shè)1克聚乙烯含有m個聚乙烯分子，則有

-323

mNlxl0x6.02x10。八,Al9

n.=——=-----------------=2.41x10（個）

〃25

⑶、設(shè)lenf1聚乙烯含有n2個聚乙烯分子，則有

pN0.95x103x10-6x6.02x1023小9,

n,=—=-------------------------=2.29xlO（個）

〃25

例2、關(guān)于分子動理論，下列說法正確的是（）

A.氣體擴散的快慢與溫度無關(guān)

B.布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動

C.分子間同時存在著引力和斥力

D.分子間的引力總是隨分子間距增大而增大

解析：氣體擴散的快慢與溫度有關(guān)，溫度越高，擴散越快，故A錯誤；布朗運動是懸

浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運動，不是液體分子的無規(guī)則運動，固體小顆粒的無規(guī)

則運動是液體分子的無規(guī)則運動的間接反映，故B錯誤；分子間同時存在著引力和斥力，

分子力是引力和斥力的合力，分子間的引力和斥力都是隨分子間距的增大而減小。當分子

間距小于平衡位置間距時，表現(xiàn)為斥力，即引力小于斥力，當分子間距大于平衡位置間距

內(nèi)能能量定律

1、分子動能

（1）分子由于無規(guī)則運動而具有的動能。各個分子動能的數(shù)值各不相同，因而我們關(guān)心的

是分子動能的平均值，這個平均值叫做分子熱運動的平均動能。

（2）溫度是物體分子熱運動平均動能的標志。

2、分子勢能

（1）分子間因為存在相互作用力，所以分子間具有由它們的相對位置決定的勢能。

（2）具有相對性（求具體數(shù)值時要選取參考點）；是標量；

（3）宏觀上，分子勢能與物體的體積有關(guān)。

3內(nèi)能：

（1）物體中所有分子的熱運動的動能和分子勢能的總和，叫物體的內(nèi)能。

（2）物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積都有關(guān)系。

（3）改變內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞。兩種方式效果相同但過程不同，做功過程是把

其它形式的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程；熱傳遞則是內(nèi)能在物體之間的轉(zhuǎn)移。

（4）能量轉(zhuǎn)化和守恒定律

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)移到另一個物體。這就是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。能量守恒定律是自然界最普

遍、最重要的基本定律之一。

例3、下列說法中正確的是（）

A.物體溫度降低，其分子熱運動的平均動能增大

B.物體溫度升高，其分子熱運動的平均動能增大

C.物體溫度降低，其內(nèi)能一定增大

D.物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變

解析：溫度是分子平均動能的標志，物體溫度高，則分子的平均動能一定變大，所以A

錯誤，B正確；物體溫度不變時，說明分子平均動能不變，但若絕熱壓縮或膨脹，則分

子勢能改變，其內(nèi)能也會增大或者減小，故C、D錯誤。

例4、下列說法中正確的是

A.物體吸熱后溫度一定升高

B.物體溫度升高一定是因為吸收了熱量

C.0℃的冰化為的水的過程中內(nèi)能不變

D.100℃的水變?yōu)?00℃的水汽的過程中內(nèi)能增大

解析：吸熱后物體溫度不一定升高，例如冰融化為水或水沸騰時都需要吸熱，而溫度

不變，這時吸熱后物體內(nèi)能的增加表現(xiàn)為分子勢能的增加，所以A不正確。做功也可以使

物體溫度升高，例如用力多次來回彎曲鐵絲，彎曲點鐵絲的溫度會明顯升高，這是做功增

加了物體的內(nèi)能，使溫度上升，所以B不正確。冰化為水時要吸熱，內(nèi)能中的分子動能不

變，但分子勢能增加，因此內(nèi)能增加，所以C不正確。水沸騰時要吸熱，內(nèi)能中的分子動

能不變但分子勢能增加，所以內(nèi)能增大，D正確。

氣體的狀態(tài)參量

1、溫度：

⑴宏觀意義：表示物體冷熱程度的物理量。

⑵微觀意義：是分子平均動能的標本，也是分子熱運動激烈程度的標志。

⑶溫度的測量：除了常用的水銀溫度計（測溫范圍較小，主要用于測量體溫）、酒精溫度計

外，還有熱敏電阻溫度計、溫度傳感器等。

⑷兩種溫標的關(guān)系：及t+273.15,At=AT；兩種溫標的單位：攝氏溫標：攝氏度（符

號。C）；熱力學(xué)溫標：開爾文（符號K）；零度的起點不同，但相同溫度變化的間隔數(shù)值一

樣（如升高5℃,也就是升高5K）

注意：絕對零度是自然界低溫的極限，只能接近，而無法達到！

2、氣體的體積：

⑴微觀上指氣體分子可以到達所能達到的空間。

⑵宏觀上指氣體所充滿的容器的容積。

⑶單位：國際單位另有L等。1m-10L=10"mL

3、壓強：

⑴宏觀上指容器壁單位面積上受到氣體的壓力。

⑵微觀上是大量氣體分子頻繁撞擊容器壁使之受到持續(xù)的壓力。

⑶單位：國際單位制中是“帕斯卡”，簡稱“帕”，符號是“Pa”。另外還有“毫米汞柱”、

“厘米汞柱"、“標準大氣壓”等常用單位。latm=76cmHg=760mmIlg=1.013X105Pa

⑷測量與計算：

測量：通常用液體壓強計、數(shù)字壓強計、指針壓強計或壓強傳感器測定密閉容器內(nèi)氣體

的壓強，用氣壓計（托里拆利管）測量大氣的壓強。

計算：方法一是利用氣態(tài)方程直接求解（氣體途徑）：方法二是選取容器、活塞、水銀等

力學(xué)研究對象運用平衡條件或者牛頓定律知識求解（力學(xué)途徑）。

例5、如圖，一端封閉的U形管內(nèi)封閉了一段氣柱A,已知水銀柱長度h=6cm,外界

大氣壓強Po=76cmHg,求封閉氣體A的壓強。

解析：在圖甲中根據(jù)液體壓強的特點，加在a處的向上壓強P,、與加在h段水銀柱上液

面b向下的壓強相等。取C處的液片進行分析得:

Po=P,\+Ph

PFP?！狿h=76—6

=70（cmHg）

在圖乙中，加在a處的向

的壓強P.與加在h段水銀柱的

液面b處的向上的壓強相等。

處液片進行分析得：

P產(chǎn)Po+Ph

PA=76+6=82（cmHg）

例6、右圖中氣缸靜止在水平囿上，缸內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的空氣。沽基的的質(zhì)量

為山，橫截面積為S,下表面與水平方向成〃角，若大氣壓為汽,求封閉氣體的壓強幾

解析：取活塞為對象進行受力分析，關(guān)鍵是氣體對活塞的壓力方向應(yīng)該垂直與活塞下

表面而向斜上方，與豎直方向成。角，接觸面積也不是S而是

SP51.

S>=^0

取活塞為對象進行受力分析如圖，八］

由豎直方向受力平衡方程得6Scos9="g+《S，且S產(chǎn)工

COS。YW

VPoS

解得尸=々+些

氣體實驗定律

破意耳定律查理定律

表述一:表述一:

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的

的情況下，它的壓強跟體積成反情況下，溫度每升高（或降低）1℃,

比。增加（或減?。┑膲簭姷扔谒?/p>

文字表述

表述二：時壓強的1/273。

一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變表述二：

的情況下，它的壓強跟體積的乘積一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的

不變。情況下，壓強跟熱力學(xué)溫度成正比。

P.P,

而t）丐尾

數(shù)學(xué)表達P\v

F=丁2或6匕=

式V2V\

推論：”=竺

PT

一，圖線是一條雙曲線，這條雙曲p-t一條不通過坐標原點的傾斜直線

線也稱等溫線。

說明：

說明：圖線在尸軸上的截距表示一定質(zhì)量的

離坐標原點越遠的雙曲線對應(yīng)的溫氣體在0℃的壓強其，直線的斜率是

度越高A

273

圖像表述

P-1/V圖一條通過坐標原點的傾斜

直線--T圖一條通過坐標原點的傾斜直線

直線的斜率越大，對應(yīng)的體積越小。

直線的斜率越大，對應(yīng)的溫度越

百向JO

3.應(yīng)用氣體定律解題的一般方法:

（1）根據(jù)題意，明確研究對象是哪一部分氣體；

（2）確定始、末狀態(tài)的只K殖（R、/、1\、P?、松.①），R、R和匕、及單位要用同

一單位，7\、①要用熱力學(xué)溫度俵示；

（3）分析封閉氣體狀態(tài)變化情況，選擇合適的氣體實驗定律。如果是等溫變化，可用玻意

耳定律8%=月發(fā)如果是等容變化，可用查理定律&=21。

P2T2

例7、已知兩端開口的"「”型管，且水平部分足夠長，一開始如圖所

示，若將玻璃管稍微上提一點，或稍微下降一點時，被封閉的空氣柱的

長度分別會如何變化（）

A.變大；變小B.變大；不變

C.不變；不變D.不變；變大

解析：在向上提或向下降玻璃管時，管內(nèi)氣體溫度不變，設(shè)大氣壓為P。，封閉氣體壓

強。=。0+/7,當玻璃管稍向上提一點時，封閉氣體壓強不變，由玻意耳定律可知，氣體體積

不變，空氣柱長度不變；玻璃管稍向下降一點時.，管內(nèi)氣體被壓縮，空氣柱上方液體有一

部分進入水平管，h變小，封閉氣體壓強P=Po+h變小，由玻意耳定律可知，氣體體積變

大，空氣柱長度變大，故ABC錯誤，D正確。

A

例8、如圖，兩端封閉的直玻璃管豎直放置，一段水銀將管內(nèi)氣體分隔為

上下兩部分4和屬上下兩部分氣體初始溫度相等，且體積匕>心

(1)若46兩部分氣體同時升高相同的溫度，水銀柱將如何移動？

某同學(xué)解答如下：

B

設(shè)兩部分氣體壓強不變，由3=4,…，AV=—V,所以水銀柱將向

Z4T

下移動。

上述解答是否正確？若正確，請寫出完整的解答；若不正確，請說明理由并給出正確的解

答。

(2)在上下兩部分氣體