2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí)第13單元熱學(xué)學(xué)案

1、第13單元 熱學(xué)高考熱點(diǎn)統(tǒng)計(jì)要求2014年2015年2016年2017年分子動理論33(1)33(1)33(1)固體、液體和氣體33(1)33(1)33(1)33(1)33(1)33(1)33(2)33(1)氣體實(shí)驗(yàn)定律、狀態(tài)方程3333(2)33(2)33(2)33333333(2)3333熱力學(xué)定律和能量守恒定律33(1)33(1)33(1)3333(2)3333考情分析1.本單元的主要內(nèi)容是分子動理論的基本觀點(diǎn)、固體和液體的基本性質(zhì)、氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程及熱力學(xué)定律,分子動理論、阿伏伽德羅常數(shù)的應(yīng)用、氣體實(shí)驗(yàn)定律及熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用是高考命題的熱點(diǎn).2.擴(kuò)散和布朗運(yùn)動現(xiàn)象、阿

2、伏伽德羅常數(shù)、分子力和分子勢能、分子平均動能和溫度、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋、油膜法測分子直徑、晶體與液晶、液體的表面張力等是本單元的基礎(chǔ)知識,氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程與熱力學(xué)定律是本單元的重點(diǎn)知識,應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)第一定律的解題方法是教學(xué)重點(diǎn).第32講分子動理論內(nèi)能用油膜法估測分子的大小一、分子動理論1.物體是由大量分子組成的(1)分子直徑大小的數(shù)量級為 m.(2)一般分子質(zhì)量的數(shù)量級為 kg.(3)阿伏伽德羅常數(shù)NA:1 mol的任何物質(zhì)所含的分子數(shù),NA=mol-1.2.分子永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(1)擴(kuò)散現(xiàn)象:相互接觸的物體的分子或原子彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象.溫度越,擴(kuò)散越快.(

3、2)布朗運(yùn)動:在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的微小顆粒的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動.布朗運(yùn)動反映了的無規(guī)則運(yùn)動,顆粒越,運(yùn)動越明顯;溫度越,運(yùn)動越劇烈.3.分子力(1)分子間同時存在著和,實(shí)際表現(xiàn)的分子力是它們的.(2)引力和斥力都隨著距離的增大而,但分子間距離變化相等時斥力比引力變化得.(3)分子間的作用力隨分子間距離r變化的關(guān)系如圖32-1所示:當(dāng)rr0時,表現(xiàn)為;當(dāng)r10r0時,分子力變得十分微弱,可忽略不計(jì).圖32-1二、物體的內(nèi)能1.分子的平均動能:物體內(nèi)所有分子動能的平均值.是分子平均動能的標(biāo)志,物體溫度升高,分子熱運(yùn)動的增大.2.分子勢能:與分子有關(guān).分子勢能的大小隨分子間距離的變化曲線

4、如圖32-2所示(規(guī)定分子間距離無窮遠(yuǎn)時分子勢能為零).圖32-23.物體的內(nèi)能:物體中所有分子的熱運(yùn)動與的總和.物體的內(nèi)能跟物體的、及物體的都有關(guān)系.三、用油膜法估測分子的大小將油酸滴在水面上,讓油酸盡可能散開,可認(rèn)為油酸在水面上形成油膜,如果把分子看作,單層分子油膜的厚度就可以看作油酸分子的直徑,如圖32-3所示,測出油酸的體積V和油膜的面積S,就可以算出分子的直徑d,則d=.圖32-3【思維辨析】(1)布朗運(yùn)動是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動.()(2)溫度越高,布朗運(yùn)動越劇烈.()(3)分子間的引力和斥力都隨分子間距的增大而增大.()(4)-33 =240 K.()(5)分子動能指的是由于分子定

5、向移動具有的能.()(6)當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時,分子勢能隨分子間距離的增大而增大.()(7)內(nèi)能相同的物體,它們的分子平均動能一定相同.()【思維拓展】分子的體積如何表示?考點(diǎn)一阿伏伽德羅常數(shù)的應(yīng)用宏觀量與微觀量的轉(zhuǎn)換橋梁作為宏觀量的摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、密度與作為微觀量的分子直徑d、分子質(zhì)量m、分子體積V0都可通過阿伏伽德羅常數(shù)聯(lián)系起來.如圖32-4所示.圖32-4(1)一個分子的質(zhì)量:m=.(2)一個分子所占的體積:V0=(估算固體、液體分子的體積或氣體分子平均占有的空間).(3)1 mol物體的體積:Vmol=.(4)質(zhì)量為M的物體中所含的分子數(shù):n=NA. (5)體積為V

6、的物體中所含的分子數(shù):n=NA.考向一液體、固體分子模型1 2017江蘇卷 科學(xué)家可以運(yùn)用無規(guī)則運(yùn)動的規(guī)律來研究生物蛋白分子.資料顯示,某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66 kg/mol,其分子可視為半徑為310-9 m的球,已知阿伏伽德羅常數(shù)為6.01023 mol-1.請估算該蛋白的密度.(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 建模點(diǎn)撥固體、液體分子一個一個緊密排列,可將分子看成球體或立方體,如圖32-5所示,分子間距等于小球的直徑或立方體的棱長,所以d=(球體模型)或d=(立方體模型).圖32-5考向二氣體分子模型2 已知地球大氣層的厚度h遠(yuǎn)小于地球半徑R,空氣平均摩爾質(zhì)量為M,阿伏伽德羅常數(shù)為NA,地面大氣

7、壓強(qiáng)為p0,重力加速度大小為g.由此可估算得,地球大氣層空氣分子總數(shù)為,空氣分子之間的平均距離為. 建模點(diǎn)撥氣體分子不是一個一個緊密排列的,它們之間的距離很大,所以氣體分子的大小不等于分子所占有的平均空間.如圖32-6所示,此時每個分子占有的空間視為棱長為d的立方體,所以d=.圖32-6考點(diǎn)二分子動理論的應(yīng)用考向一布朗運(yùn)動與分子熱運(yùn)動項(xiàng)目布朗運(yùn)動分子熱運(yùn)動活動主體固體小顆粒分子區(qū)別是固體小顆粒的運(yùn)動,能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到是分子的運(yùn)動,分子不論大小都做熱運(yùn)動,熱運(yùn)動不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(diǎn)都是永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動,都隨溫度的升高而變得更加劇烈,都是肉眼所不能看見的聯(lián)系布朗運(yùn)動是小

8、顆粒受到周圍做熱運(yùn)動的分子撞擊作用不平衡而引起的,它是分子做無規(guī)則運(yùn)動的反映3 (多選)2016江蘇漣水中學(xué)質(zhì)檢 關(guān)于布朗運(yùn)動,下列說法不正確的是()A.布朗運(yùn)動就是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動B.布朗運(yùn)動就是懸浮的固體微粒分子的無規(guī)則運(yùn)動C.氣體分子的運(yùn)動是布朗運(yùn)動D.液體中的懸浮微粒越大,布朗運(yùn)動就越不明顯E.布朗運(yùn)動是由液體分子從各個方向?qū)腋∥⒘Ｗ矒糇饔玫牟黄胶庖鸬目枷蚨肿娱g的作用力與分子勢能4 (多選)2017山西晉城二模 將一個分子P固定在O點(diǎn),另一個分子Q從圖中的A點(diǎn)由靜止釋放,兩分子之間的作用力與間距關(guān)系的圖像如圖32-7所示,則下列說法正確的是()圖32-7A.分子Q由A運(yùn)動到C

9、的過程中,先加速再減速B.分子Q在C點(diǎn)時分子勢能最小C.分子Q在C點(diǎn)時加速度大小為零D.分子Q由A點(diǎn)釋放后運(yùn)動到C點(diǎn)左側(cè)的過程中,加速度先增大后減小再增大E.該圖能表示固、液、氣三種狀態(tài)下分子力隨分子間距變化的規(guī)律 方法技巧(1)分子勢能在平衡位置有最小值,無論分子間距離如何變化,靠近平衡位置,分子勢能減小,反之增大.(2)判斷分子勢能的變化有兩種方法看分子力的做功情況.直接由分子勢能與分子間距離的關(guān)系圖線判斷,但要注意其和分子力與分子間距離的關(guān)系圖線的區(qū)別.考向三物體的內(nèi)能1.物體的內(nèi)能與機(jī)械能的比較內(nèi)能機(jī)械能定義物體中所有分子熱運(yùn)動動能與分子勢能的總和物體的動能、重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱決

10、定因素與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關(guān)跟宏觀運(yùn)動狀態(tài)、參考系和零勢能點(diǎn)的選取有關(guān)量值任何物體都有內(nèi)能可以為零測量無法測量可測量本質(zhì)微觀分子的運(yùn)動和相互作用的結(jié)果宏觀物體的運(yùn)動和相互作用的結(jié)果運(yùn)動形式熱運(yùn)動機(jī)械運(yùn)動聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,能的總量守恒2.內(nèi)能和熱量的比較內(nèi)能熱量區(qū)別是狀態(tài)量,狀態(tài)確定,系統(tǒng)的內(nèi)能隨之確定.一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能是過程量,它表示由于熱傳遞而引起的內(nèi)能變化過程中轉(zhuǎn)移的能量聯(lián)系在只有熱傳遞改變物體內(nèi)能的情況下,物體內(nèi)能的改變量在數(shù)值上等于物體吸收或放出的熱量5 (多選)關(guān)于物體的內(nèi)能,下列說法不正確的是()A.溫度相等的1 kg和100 g的水內(nèi)能

11、相同B.物體內(nèi)能增加,一定要從外界吸收熱量C.熱量只能從內(nèi)能多的物體轉(zhuǎn)移到內(nèi)能少的物體D.在相同物態(tài)下,同一物體溫度降低,它的內(nèi)能會減少E.物體運(yùn)動時的內(nèi)能不一定比靜止時的內(nèi)能大式題 (多選)2017太原二模 如圖32-8所示,甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O,乙分子位于x軸上,兩分子之間的相互作用力的合力F與兩分子間距離x的關(guān)系如圖中曲線所示,F0表現(xiàn)為斥力,FT1.圖33-3又如圖乙所示,A、B兩點(diǎn)的溫度相等,從B狀態(tài)到A狀態(tài)壓強(qiáng)增大,體積一定減小,所以V2V1.(2)關(guān)于一定質(zhì)量的氣體的不同圖像的比較過程類別圖線特點(diǎn)示例等溫過程p-VpV=CT(其中C為恒量),即p、V之積越大的等溫線溫度越高,線

12、離原點(diǎn)越遠(yuǎn)p-p=CT,斜率k=CT,即斜率越大,溫度越高等容過程p-Tp=T,斜率k=,即斜率越大,體積越小等壓過程V-TV=T,斜率k=,即斜率越大,壓強(qiáng)越小7 2017蘭州一模 一定質(zhì)量的理想氣體體積V與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系圖像如圖33-4所示,氣體在狀態(tài)A時的壓強(qiáng)pA=p0,溫度TA=T0,線段AB與V軸平行,BC的延長線過原點(diǎn).求:(1)氣體在狀態(tài)B時的壓強(qiáng)pB;(2)氣體在狀態(tài)C時的壓強(qiáng)pC和溫度TC.圖33-4式題 2017上海靜安質(zhì)檢 一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化,其p-圖線如圖33-5所示,變化順序?yàn)閍bcda,圖中ab線段延長線過坐標(biāo)原點(diǎn),cd線段與P軸垂直,da線段與軸

13、垂直.氣體在此狀態(tài)變化過程中()圖33-5A.ab,壓強(qiáng)減小、溫度不變、體積增大B.bc,壓強(qiáng)增大、溫度降低、體積減小C.cd,壓強(qiáng)不變、溫度升高、體積減小D.da,壓強(qiáng)減小、溫度升高、體積不變 方法總結(jié)氣體狀態(tài)變化的圖像的應(yīng)用技巧(1)明確點(diǎn)、線的物理意義:求解氣體狀態(tài)變化的圖像問題,應(yīng)當(dāng)明確圖像上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個平衡狀態(tài),它對應(yīng)著三個狀態(tài)參量;圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程.(2)明確斜率的物理意義:在V-T圖像(或p-T圖像)中,比較兩個狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)大小,可以比較表示這兩個狀態(tài)的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率的大小,其規(guī)律是:斜率越大,壓

14、強(qiáng)(或體積)越小;斜率越小,壓強(qiáng)(或體積)越大.考點(diǎn)四理想氣體狀態(tài)方程的求解1.理想氣體(1)宏觀上,理想氣體是指在任何條件下始終遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體,實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的條件下,可視為理想氣體.(2)微觀上,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(rèn)為都是可以被壓縮的空間.2.狀態(tài)方程:=C.3.應(yīng)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;(3)由狀態(tài)方程列式求解;(4)討論結(jié)果的合理性.8 2017福建廈門一檢 如圖33-6所示,內(nèi)壁光滑的水平放置氣

15、缸被兩個活塞分成A、B、C三部分,兩活塞間用輕桿連接,活塞厚度不計(jì),在E、F兩處設(shè)有限制裝置,使左邊活塞只能在E、F之間運(yùn)動,E、F之間的容積為0.1V0.開始時左邊活塞在E處,A部分的容積為V0,A部分內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為0.9p0(p0為大氣壓強(qiáng)),溫度為297 K;B部分的容積為1.1V0,B部分內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0,溫度恒為297 K;C部分內(nèi)為真空.現(xiàn)緩慢加熱A部分內(nèi)氣體,直至溫度升為399.3 K.求:(1)活塞剛離開E處時的溫度TE;(2)A部分內(nèi)氣體最后的壓強(qiáng)p.圖33-6式題 2017南昌十校二模 如圖33-7所示,兩端開口、粗細(xì)均勻的足夠長玻璃管插在大水銀槽中,管的上部有一定長度的

16、水銀柱,兩段空氣柱被封閉在左、右兩側(cè)的豎直管中.開啟上部連通左、右水銀的閥門A,當(dāng)溫度為300 K時,平衡時水銀柱的位置如圖所示,h1=h2=5 cm,L1=50 cm,大氣壓強(qiáng)為75 cmHg.(1)求右管內(nèi)空氣柱的長度L2;(2)關(guān)閉閥門A,當(dāng)溫度升至405 K時,求左側(cè)豎直管內(nèi)空氣柱的長度L3.(大氣壓強(qiáng)保持不變)圖33-7 方法總結(jié)對于兩部分氣體的問題,一定要找好兩部分氣體之間的關(guān)系,比如壓強(qiáng)關(guān)系、體積關(guān)系等,分別找出兩部分氣體的初、末狀態(tài)的壓強(qiáng)、體積和溫度,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程列式求解.考點(diǎn)五熱力學(xué)定律的理解與應(yīng)用考向一熱力學(xué)第一定律的理解和應(yīng)用1.改變內(nèi)能的兩種方式的比較做功熱傳遞

17、區(qū)別內(nèi)能變化情況外界對物體做功,物體的內(nèi)能增加;物體對外界做功,物體的內(nèi)能減少物體吸收熱量,內(nèi)能增加;物體放出熱量,內(nèi)能減少從運(yùn)動形式上看宏觀的機(jī)械運(yùn)動向物體的微觀分子熱運(yùn)動的轉(zhuǎn)化通過分子之間的相互作用,使同一物體的不同部分或不同物體間的分子熱運(yùn)動發(fā)生變化,是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移從能量的角度看其他形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程不同物體之間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移能的性質(zhì)變化情況能的性質(zhì)發(fā)生了變化能的性質(zhì)不變聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的2.溫度、內(nèi)能、熱量、功的比較含義特點(diǎn)溫度表示物體的冷熱程度,是物體分子平均動能大小的標(biāo)志,它是大量分子熱運(yùn)動的集體表現(xiàn),對個別分子來

18、說,溫度沒有意義狀態(tài)量內(nèi)能物體內(nèi)所有分子動能和勢能的總和,它是由大量分子的熱運(yùn)動和分子的相對位置所決定的熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量,熱量用來量度熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少過程量功做功過程是機(jī)械能或其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過程3.對公式U=Q+W符號的規(guī)定符號WQU+外界對物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加-物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少4.幾種特殊情況(1)若過程是絕熱的,則Q=0,W=U,外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加量.(2)若過程中不做功,即W=0,則Q=U,物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量.(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變,即U=0,則W+Q=0或W=-Q,外界對物體

19、做的功等于物體放出的熱量.9 (多選)2017全國卷 如圖33-8所示,用隔板將一絕熱氣缸分成兩部分,隔板左側(cè)充有理想氣體,隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空.現(xiàn)將隔板抽開,氣體會自發(fā)擴(kuò)散至整個氣缸.待氣體達(dá)到穩(wěn)定后,緩慢推壓活塞,將氣體壓回到原來的體積.假設(shè)整個系統(tǒng)不漏氣.下列說法正確的是()圖33-8A.氣體自發(fā)擴(kuò)散前后內(nèi)能相同B.氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C.在自發(fā)擴(kuò)散過程中,氣體對外界做功D.氣體在被壓縮的過程中,外界對氣體做功E.氣體在被壓縮的過程中,氣體分子的平均動能不變式題 (多選)2017全國卷 如圖33-9所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā),經(jīng)過等容過程ab到達(dá)狀態(tài)b,再經(jīng)過等

20、溫過程bc到達(dá)狀態(tài)c,最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a.下列說法正確的是()圖33-9A.在過程ab中氣體的內(nèi)能增加B.在過程ca中外界對氣體做功C.在過程ab中氣體對外界做功D.在過程bc中氣體從外界吸收熱量E.在過程ca中氣體從外界吸收熱量 規(guī)律總結(jié)(1)做功情況看氣體的體積:體積增大,氣體對外做功,W為負(fù);體積縮小,外界對氣體做功,W為正.(2)如果研究對象是理想氣體,由于理想氣體沒有分子勢能,所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時,主要體現(xiàn)在分子平均動能的變化上,從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化.考向二熱力學(xué)第二定律的理解和應(yīng)用1.對熱力學(xué)第二定律的理解(1)“自發(fā)地”說明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性,不需

21、要借助外界提供能量的幫助.(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(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.2.熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述,都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性,進(jìn)而使人們認(rèn)識到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性.10 (多選)關(guān)于熱力學(xué)定律,下列說法正確的是()A.不可能從單一熱源吸收熱量,并把它全部用來做功B.可能從單一熱源吸收熱量,并把它全部用來做功C.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體D.機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的實(shí)際宏觀過程是不可逆過程E.與熱現(xiàn)象有關(guān)的變化過程都具有方向性 規(guī)律總結(jié)熱量不可能自發(fā)地從

22、低溫物體傳到高溫物體,但在有外界影響的條件下,熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,例如電冰箱;在引起其他變化的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,例如氣體的等溫膨脹過程.式題 (多選)關(guān)于第二類永動機(jī),下列說法正確的是()A.能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功,而不引起其他變化的熱機(jī)叫作第二類永動機(jī)B.第二類永動機(jī)違反了能量守恒定律,所以不可能制成C.第二類永動機(jī)不可能制成,說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.第二類永動機(jī)不可能制成,說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能卻不可能在不引起其他變化的同時全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能E.第二類永動機(jī)不違反能量守恒定律,但違反熱力學(xué)第二定律 規(guī)律

23、總結(jié)兩類永動機(jī)的比較第一類永動機(jī)第二類永動機(jī)不消耗能量卻可以源源不斷地對外做功的機(jī)器從單一熱源吸熱,全部用來對外做功而不引起其他變化的機(jī)器違背能量守恒定律,不可能實(shí)現(xiàn)不違背能量守恒定律,但違背熱力學(xué)第二定律,不可能實(shí)現(xiàn)第34講選修3-3計(jì)算題型突破考點(diǎn)一變質(zhì)量氣體計(jì)算題分析變質(zhì)量問題時,可以通過巧妙地選擇合適的研究對象,使這類問題轉(zhuǎn)化為一定質(zhì)量的氣體問題,用相關(guān)規(guī)律求解.1.充氣問題向球、輪胎等封閉容器中充氣是一個典型的變質(zhì)量的氣體問題.只要選擇容器內(nèi)原有氣體和即將打入的氣體作為研究對象,就可把充氣過程中的氣體質(zhì)量變化的問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題.2.抽氣問題從容器內(nèi)抽氣的過程中,容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不

24、斷減小,這屬于變質(zhì)量問題.分析時,將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對象,可把抽氣過程中的氣體質(zhì)量變化的問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題.3.分裝問題將一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題也是一個典型的變質(zhì)量問題.分析這類問題時,可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體看成整體來作為研究對象,可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題.4.漏氣問題容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化,屬于變質(zhì)量問題,不能用相關(guān)方程求解.如果選容器內(nèi)剩余氣體為研究對象,便可使問題變成一定質(zhì)量的氣體狀態(tài)變化,再用相關(guān)方程求解即可.1 容積為510-3 m3的容器內(nèi)盛有理想氣體,若用最大容積為0.110-3 m3的活塞抽氣

25、筒抽氣,在溫度不變的情況下抽氣10次,容器內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)是最初壓強(qiáng)的幾分之幾?式題 2017廣東惠州模擬 如圖34-1所示,噴灑農(nóng)藥用的某種噴霧器,其藥液桶的總?cè)莘e為14 L,裝入藥液后,封閉在藥液上方的空氣體積為2 L,氣壓為1 atm.打氣筒活塞每次可以打進(jìn)氣壓為1 atm、體積為0.2 L的空氣.(不考慮環(huán)境溫度的變化)(1)要使藥液上方的氣體壓強(qiáng)增大到5 atm,應(yīng)打氣多少次?(2)如果藥液上方的氣體壓強(qiáng)達(dá)到5 atm時停止打氣,并開始向外噴藥,那么當(dāng)噴霧器不能再向外噴藥時,筒內(nèi)剩下的藥液還有多少升?圖34-1考點(diǎn)二“氣缸類”計(jì)算題“氣缸類”計(jì)算題解題的關(guān)鍵是壓強(qiáng)的計(jì)算,對于活塞和氣

26、缸封閉的氣體壓強(qiáng)的計(jì)算,可根據(jù)情況靈活地隔離活塞或氣缸為研究對象,受力分析時一定要找到研究對象跟哪些氣體接觸,接觸氣體對它都有力的作用,氣體的壓力一定與接觸面垂直并指向受力物體.2 2017山西聯(lián)考 如圖34-2所示,上端開口的光滑圓柱形絕熱氣缸豎直放置,質(zhì)量m=5 kg,橫截面積S=50 cm2的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi),在氣缸內(nèi)距缸底某處設(shè)有體積可忽略的卡環(huán)a、b,使活塞只能向上滑動,開始時活塞擱在a、b上,缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng),溫度為300 K.現(xiàn)通過內(nèi)部電熱絲緩慢加熱氣缸內(nèi)氣體,直至活塞恰好離開 a、b.已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0105 Pa,g取10 m/s2.(1)

27、求加熱后氣缸內(nèi)氣體的溫度;(2)繼續(xù)加熱氣缸內(nèi)的氣體,使活塞緩慢上升H=0.1 m(活塞未滑出氣缸),若氣體的內(nèi)能的變化量為18 J,則此過程中氣體是吸熱還是放熱?傳遞的熱量是多少?圖34-2式題 2017全國卷 如圖34-3所示,容積均為V的氣缸A、B下端有細(xì)管(容積可忽略)連通,閥門K2位于細(xì)管的中部,A、B的頂部各有一閥門K1、K3;B中有一可自由滑動的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略).初始時,三個閥門均打開,活塞在B的底部;關(guān)閉K2、K3,通過K1給氣缸充氣,使A中氣體的壓強(qiáng)達(dá)到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1.已知室溫為27 ,氣缸導(dǎo)熱.(1)打開K2,求穩(wěn)定時活塞上方氣體的體積和壓強(qiáng);(2)接

28、著打開K3,求穩(wěn)定時活塞的位置;(3)再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20 ,求此時活塞下方氣體的壓強(qiáng).圖34-3考點(diǎn)三“液柱類”計(jì)算題對于水和水銀封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算,我們經(jīng)常用參考液片法,選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對象,分析液片兩側(cè)受力情況,建立平衡方程消去面積,得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等,進(jìn)而求得氣體壓強(qiáng).例如,圖34-4中粗細(xì)均勻的U形管中封閉了一定質(zhì)量的氣體A,在其最低處取一液片B,由其兩側(cè)受力平衡可知(pA+ph0)S=(p0+ph+ph0)S,即pA=p0+ph.圖34-43 2016全國卷 一U形玻璃管豎直放置,左端開口,右端封閉,左端上部有一光滑的輕活塞.初始時,管內(nèi)汞

29、柱及空氣柱長度如圖34-5所示.用力向下緩慢推活塞,直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時為止.求此時右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞向下移動的距離.已知玻璃管的橫截面積處處相同;在活塞向下移動的過程中,沒有發(fā)生氣體泄漏;大氣壓強(qiáng)p0=75.0 cmHg.環(huán)境溫度不變.圖34-5式題 2016全國卷 在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng),兩壓強(qiáng)差p與氣泡半徑r之間的關(guān)系為p=,其中=0.070 N/m.現(xiàn)讓水下10 m處一半徑為0.50 cm的氣泡緩慢上升,已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0105 Pa,水的密度=1.0103 kg/m3,重力加速度大小g取10 m/s2.(1)求在水下10 m處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差

30、;(2)忽略水溫隨水深的變化,在氣泡上升到十分接近水面時,求氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值.考點(diǎn)四“狀態(tài)圖線綜合應(yīng)用類”計(jì)算題(1)p-V圖像、V-T圖像、p-T圖像的理解.要能夠識別p-V圖像、p-T圖像、V-T圖像中的等溫線、等容線和等壓線,能從圖像上解讀出狀態(tài)參量和狀態(tài)變化過程.依據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=C,得到p=CTT,認(rèn)識p-圖像、V-T圖像、p-T圖像斜率的意義.作平行于橫軸(或縱軸)的平行線,與同一坐標(biāo)系內(nèi)的兩條p-V線(或p-線)、兩條V-T線或兩條p-T線交于兩點(diǎn),兩點(diǎn)橫坐標(biāo)(或縱坐標(biāo))相同,依據(jù)縱坐標(biāo)(或橫坐標(biāo))關(guān)系,比較第三物理量的關(guān)系.(2)對于熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定

31、律的綜合問題,主要是會根據(jù)圖像判斷做功情況和內(nèi)能變化情況,然后根據(jù)熱力學(xué)第一定律判斷吸、放熱情況.做功情況看氣體的體積:體積增大,氣體對外做功,W為負(fù);體積縮小,外界對氣體做功,W為正.如果研究對象是理想氣體,則由于理想氣體沒有分子勢能,所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時,主要體現(xiàn)在分子平均動能的變化上,從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化.4 2017大連二模 一定質(zhì)量的理想氣體,狀態(tài)從ABCDA的變化過程可用如圖34-6所示的p-V圖線描述,其中DA為等溫線,氣體在狀態(tài)A時溫度為TA=300 K,求:(1)氣體在狀態(tài)C時的溫度;(2)若氣體在AB過程中吸熱1000 J,則在AB過程中氣體內(nèi)能如何變化?變化了多少

32、?圖34-6式題 2017黑龍江牡丹江一中摸底 一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C,其狀態(tài)變化過程的p-V圖像如圖34-7所示.已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27 .(1)該氣體在狀態(tài)B、C時的溫度分別為多少攝氏度?(2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中是吸熱還是放熱?傳遞的熱量是多少?圖34-7教師詳解(聽課手冊)第十三單元熱學(xué)第32講分子動理論內(nèi)能用油膜法估測分子的大小【教材知識梳理】核心填空一、1.(1)10-10(2)10-26(3)6.0210232.(1)高(2)液體分子小高3.(1)引力斥力合力(2)減小快(3)斥力零引力二、1.溫度平均動能2.間距3.動能分子勢能

33、溫度體積分子的摩爾數(shù)(或分子數(shù))三、單層分子球形思維辨析(1)()(2)()(3)()(4)()(5)()(6)()(7)()思維拓展(1)球體模型:將分子視為球體,V0=(d表示分子直徑);(2)立方體模型:將分子視為立方體V0=d3(d表示分子間距).固體、液體分子體積V0=(V表示摩爾體積),但對氣體V0表示一個氣體分子平均占據(jù)的體積,因?yàn)闅怏w分子之間的間隙不能忽略.【考點(diǎn)互動探究】考點(diǎn)一例11103 kg/m3解析 摩爾體積V=r3NA由密度=,解得=代入數(shù)據(jù)得=1103 kg/m3例2解析 大氣壓是由地球大氣層的重力產(chǎn)生,設(shè)大氣層質(zhì)量為m,地球表面積為S可知mg=p0S,S=4R2大

34、氣分子數(shù)n=氣體分子間距大,所以把每一個氣體分子平均占據(jù)的空間認(rèn)為是一個立方體模型,立方體邊長即為分子間平均距離,假設(shè)為a,因?yàn)榇髿鈱拥暮穸冗h(yuǎn)小于地球半徑,所以大氣層每一層的截面積都為地球的表面積S,大氣層體積V=Sh=4R2h,V=na3聯(lián)立解得a=考點(diǎn)二例3ABC解析 布朗運(yùn)動是液體分子撞擊懸浮微粒的不平衡引起的,間接反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動,選項(xiàng)A、B錯誤,E正確;氣體分子的運(yùn)動不是布朗運(yùn)動,選項(xiàng)C錯誤;布朗運(yùn)動的劇烈程度與液體的溫度以及顆粒的大小有關(guān),液體中的懸浮微粒越大,布朗運(yùn)動就越不明顯,選項(xiàng)D正確.例4BCD解析 分子Q由A運(yùn)動到C的過程中,一直受引力作用,速度一直增大,動能增

35、加,分子勢能減少,在C點(diǎn)的分子勢能最小,選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確;分子Q在C點(diǎn)時受到的分子力為零,故在C點(diǎn)時的加速度大小為零,選項(xiàng)C正確;分子Q由A點(diǎn)釋放后運(yùn)動到C點(diǎn)過程中,受到先增大后減小的引力,然后再向C點(diǎn)左側(cè)運(yùn)動時則受到逐漸增大的斥力,故加速度先增大后減小再增大,選項(xiàng)D正確;此圖只能表示固、液兩種狀態(tài)下分子力隨分子間距變化的規(guī)律,氣體分子間距一般大于10r0,選項(xiàng)E錯誤.例5ABC解析 影響內(nèi)能大小的因素是體積、溫度、物態(tài)和分子總數(shù),1 kg水和100 g水的質(zhì)量不同,水分子總數(shù)不同,所以內(nèi)能不同,故選項(xiàng)A錯誤;改變內(nèi)能有做功和熱傳遞兩種方式,所以物體內(nèi)能增加,不一定要從外界吸收熱量,也可

36、以是外界對物體做功,選項(xiàng)B錯誤;熱量能從內(nèi)能多的物體轉(zhuǎn)移到內(nèi)能少的物體,也能從內(nèi)能少的物體轉(zhuǎn)移到內(nèi)能多的物體,選項(xiàng)C錯誤;在相同物態(tài)下,同一物體溫度降低,分子的平均動能減小,內(nèi)能減少,選項(xiàng)D正確;物體運(yùn)動的快慢與分子運(yùn)動的快慢無關(guān),物體運(yùn)動快,分子的平均動能不一定大,內(nèi)能不一定大,選項(xiàng)E正確.變式題BCE解析 根據(jù)圖像可以看出分子力的大小變化,在橫軸下方的為引力,上方的為斥力,分子力做正功,分子勢能減小,分子力做負(fù)功,分子勢能增大,分子乙從a到b受到引力作用,從靜止開始做加速運(yùn)動,從b到c,仍受引力繼續(xù)加速,選項(xiàng)A錯誤;從a到c,一直受引力,故一直加速,所以到c點(diǎn)時,速度最大,選項(xiàng)B正確;從a

37、到c的過程中,分子乙受到引力作用,力的方向與運(yùn)動方向一致,故分子力做正功,所以分子勢能減小,選項(xiàng)C正確;從a到c,分子力做正功,分子勢能減小,從c到d,分子力做負(fù)功,分子勢能增加,選項(xiàng)D錯誤,選項(xiàng)E正確.考點(diǎn)三例6將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上解析 在步驟中,應(yīng)將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上;油酸分子直徑為d=,一滴純油酸的體積為V=,油膜的面積為S=Na2,聯(lián)立解得d=.變式題8.010-37.510-10解析 在圍成的方格中,不足半格的舍去,多于半格的算一個,共有80個方格,故油酸薄膜的面積為S=801 cm1 cm=80 cm2=8.010-3 m2.每滴油酸酒精溶液中含有油酸的體積V=0.2% mL=610-6 cm3.油酸分子的直徑為d= m=7.510-10 m.1.(多選)下列關(guān)于分子運(yùn)動的說法不正確的是()A.氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù),僅與單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關(guān)B.布朗運(yùn)動是液體分子的運(yùn)動,它說明分子不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動C.當(dāng)分子間的引力和斥力平衡時,分子勢能最小D.如果氣體分子總數(shù)不變,而氣體溫度升高,氣體分子的平均動能一定增大,因此壓強(qiáng)也一定增大E.內(nèi)能不同的物體,它們分子熱運(yùn)動的平均動能可能相同解析 ABD氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器