分子支理論 熱力學定律與能量守恒

1、選修 3-3 第一章 熱學第 1講 分子支理論 熱力學定律與能量守恒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，火一般產生于雷擊或磷的自燃.隨著人類文明的進步，出現了“鉆木取火”等方法“鉆木取火”是通過方式改變物體的內能，把轉變成內能.(2)某同學做了一個小實驗：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)熱力學第一定律是對能量守恒定律的一種表述方式熱力學第一定律指出，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換，在傳遞和 轉換過程中，能量的總值不變所以鉆木取火是通過做功把機械能轉化為內能(2)內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)物質是由大量分子組成的，分子直徑的數量級一般 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(或擴散現象) 先增大后減小(2)氣體壓強減小 一定質量的氣體，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.一定質量的理想氣體，溫度不變時，內能不 變，根據熱力學第一定律，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.請你運用所學過的熱學知識判斷下列說法正確的是()焙炸是因為打火機內丁烷液體變熱汽化，體積增加，壓強增大而爆炸焙炸的過程符合熱力學第一定律市報關于局部速凍成傷的報道不符合科學道理爆炸后，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,摩爾質量是1.2X10-2 kg/mol,阿伏加德羅 常數為60X

5、1023 mol-1,貝U該小碳粒含分子個數約為多少個？(取1位有效數字)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為N = pNA，代入數值解得：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是用導熱性能良好的材料制成的氣體實驗裝置，封閉有一定質量的理想氣 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，被封閉氣體的內能 (填“不變”或“改變”)，體積減小，外界對氣體做功，根據熱力學第一定律可知，氣體熱(填“吸”或“放”).解析： (1)考查熱學中的分子動理論、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；物體內分子的平均動能僅由溫度決 定，與物體運動的快慢無關；液晶既有液體的流動性，又具有光學各向異性；輪胎爆裂 的一瞬間，氣體膨脹對外做功，來不及熱交換，

7、因此氣體的內能減少，溫度降低(2)考查熱力學第一定律氣缸導熱性能良好，用力緩慢地向下推動活塞的過程中，缸內 氣體充分地與外界熱交換，溫度不變，內能不變，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量的理想氣體經等溫壓縮后，其壓強一定增大內能向機械能轉化是有條件的，即環(huán)境中必須存在溫度差，通過科技

8、創(chuàng)新，我們能 夠研制出將內能全部轉化為機械能而不產生其他影響的熱機已知水的密度p=1.0X103 kg/m3、摩爾質量M=18X10-2 kg，阿伏加德羅常數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量 是kg(結果保留兩位有效數字).解析：(1)懸浮微粒越大，單位時間內撞擊它的分子數越多，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.根據熱力學第二定律我們 無法研制出那樣的熱機，E錯.pV1.0X103X6 0 X10 -11

9、(2)水分子個數為N=MNa=18X10-2X6.0X1023個=2.0X1018個,喝進水的質量為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，一定質量的理想氣體由狀態(tài)A經過程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：一定質量的理想氣體由狀態(tài)A經過程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,氣體內能增加，由熱力學第一定律，氣體內能增加量為AU =Q1 + W1 = 420 J +