2022屆新高考物理沖刺精準復習：熱學

2022屆新高考物理沖刺精準復習

熱學

分子動理論

1、物體是由大量分子構成的。

（1）分子的大?。撼恍┯袡C物的大分子外，一般分子直徑的數量級都是10%（分

子通?？闯蔀樾∏颍雍舜笮〉臄盗考墳?0%）。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：N=6.02X1023mol'.它的含義是Imol的任何純物質所含的粒

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

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

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

有關，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,表現出的分子力為引力。

分子之間表現出來的作用力與分子間距的關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

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

體的大多數分子，其速率都在某個數值

附近，離開這個數值越遠，分子數越

少，呈現“中間多，兩頭少”的現象。

而且隨著溫度的升高，具有較大速率的

分子數占所有分子總數的比例增大。分

子速率與分子數所占百分比之間的關系

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、設一個聚乙烯分子的質量為m,則有

〃25=4.15x10-3Kg

萬一6.02x1()23

⑵、設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

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，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，表現為斥力，即引力小于斥力，當分子間距大于平衡位置間距

內能能量定律

1、分子動能

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

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。

3內能：

（1）物體中所有分子的熱運動的動能和分子勢能的總和，叫物體的內能。

（2）物體的內能跟物體的溫度和體積都有關系。

（3）改變內能的兩種方式：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

其它形式的能量轉化為內能的過程；熱傳遞則是內能在物體之間的轉移。

（4）能量轉化和守恒定律

能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從

一個物體轉移到另一個物體。這就是能量轉化和守恒定律。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，其內能一定增大

D.物體溫度不變，其內能一定不變

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能不變

D.100℃的水變?yōu)?00℃的水汽的過程中內能增大

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，這時吸熱后物體內能的增加表現為分子勢能的增加，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

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

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

能不變但分子勢能增加，所以內能增大，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、數字壓強計、指針壓強計或壓強傳感器測定密閉容器內氣體

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

力學研究對象運用平衡條件或者牛頓定律知識求解（力學途徑）。

例5、如圖，一端封閉的U形管內封閉了一段氣柱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Po+Ph

PA=76+6=82（cmHg）

例6、右圖中氣缸靜止在水平囿上，缸內用活塞封閉一定質量的空氣。沽基的的質量

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，關鍵是氣體對活塞的壓力方向應該垂直與活塞下

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:

一定質量的氣體，在溫度不變一定質量的氣體，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量的氣體，在體積不變的

不變。情況下，壓強跟熱力學溫度成正比。

P.P,

而t）丐尾

數學表達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量的

離坐標原點越遠的雙曲線對應的溫氣體在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，對應的體積越小。

直線的斜率越大，對應的溫度越

百向JO

3.應用氣體定律解題的一般方法:

（1）根據題意，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，管內氣體溫度不變，設大氣壓為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？

某同學解答如下：

B

設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