第十六章熱學(xué)

熱學(xué)2.了解分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn).了解擴(kuò)散現(xiàn)象并能解釋布朗運(yùn)動(dòng).3.知道分子間作用力隨分子間距離變化的圖像.的決定因素．5.知道晶體和非晶體的特點(diǎn),了解表面張力現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象，知道它們的產(chǎn)生原因.6.掌握氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法及氣體壓強(qiáng)的微觀解釋.7.能用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決實(shí)際問題，并會(huì)分析氣體圖像問題．8.知道改變內(nèi)能的兩種方式，理解熱力學(xué)第一定律，并能用熱力學(xué)第一定律解決相關(guān)問題.9.理解熱力學(xué)第二定律，知道熱現(xiàn)象的方向性.一、分子動(dòng)理論1．物體是由大量分子組成的(1)分子的大?、俜肿又睆剑簲?shù)量級(jí)是10－10m；②分子質(zhì)量：數(shù)量級(jí)是10－26kg；③測量方法：油膜法。(2)阿伏加德羅常數(shù)1mol任何物質(zhì)所含有的粒子數(shù)，NA＝6.02×1023mol－1。2．分子熱運(yùn)動(dòng)(1)擴(kuò)散現(xiàn)象①定義：不同種物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象。②實(shí)質(zhì)：由物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。溫度越高，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯。(2)布朗運(yùn)動(dòng)①定義：懸浮在液體中的微粒的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。②成因：液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，對固體微粒撞擊作用不平衡造成的。③特點(diǎn)：永不停息，無規(guī)則；微粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。④結(jié)論：反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性。(3)熱運(yùn)動(dòng)①定義：分子永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。②特點(diǎn)：溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。溫度越高，分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈。3．分子間的作用力(1)分子間作用力跟分子間距離的關(guān)系如圖所示。(2)分子間作用力的特點(diǎn)①r＝r0時(shí)(r0的數(shù)量級(jí)為10－10m)，分子間作用力F＝0，這個(gè)位置稱為平衡位置；②r<r0時(shí)，分子間作用力F表現(xiàn)為斥力；③r>r0時(shí)，分子間作用力F表現(xiàn)為引力。二、分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律1．氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)氣體分子間距很大，分子間的作用力很弱，通常認(rèn)為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，氣體充滿它能達(dá)到的整個(gè)空間。(2)氣體分子的數(shù)密度仍然十分巨大，分子之間頻繁地碰撞，每個(gè)分子的速度大小和方向頻繁地改變。分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無章，在某一時(shí)刻，向著各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目幾乎相等。2．分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像(1)分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在任一溫度下，氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布。(2)溫度一定時(shí)，某種分子的速率分布是確定的；溫度升高時(shí)，速率小的分子數(shù)減少，速率大的分子數(shù)增多，分子的平均速率增大，但不是每個(gè)分子的速率都增大。3．氣體壓強(qiáng)的微觀解釋(1)氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因：由于氣體分子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力。氣體的壓強(qiáng)在數(shù)值上等于器壁單位面積上受到的壓力。(2)氣體壓強(qiáng)的決定因素：氣體的壓強(qiáng)取決于氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力的大小和單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)。所以從微觀角度來看，氣體壓強(qiáng)的大小跟兩個(gè)因素有關(guān)：氣體分子的平均速率，氣體分子的數(shù)密度。三、分子動(dòng)能和分子勢能物體的內(nèi)能1．分子動(dòng)能(1)分子動(dòng)能是分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能。(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能的平均值。物體的溫度是它的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。2．分子勢能(1)定義：由于分子間存在著相互作用力，且分子間的作用力所做的功與路徑無關(guān)，所以分子組成的系統(tǒng)具有分子勢能。(2)分子勢能的決定因素微觀上——決定于分子間距離；宏觀上——決定于物體的體積。3．物體的內(nèi)能(1)物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢能的總和，叫作物體的內(nèi)能，內(nèi)能是狀態(tài)量。(2)對于給定的物體，其內(nèi)能大小與物體的溫度和體積有關(guān)。(3)物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運(yùn)動(dòng)速度大小無關(guān)。(4)決定內(nèi)能的因素①微觀上：分子動(dòng)能、分子勢能、分子個(gè)數(shù)。②宏觀上：溫度、體積、物質(zhì)的量(摩爾數(shù))。(5)改變物體的內(nèi)能有兩種方式①做功：當(dāng)只有做功使物體的內(nèi)能發(fā)生改變時(shí)，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傳熱：當(dāng)只有傳熱使物體的內(nèi)能發(fā)生改變時(shí)，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。4．分子力與分子勢能的比較名稱項(xiàng)目分子間的相互作用力F分子勢能Ep與分子間距的關(guān)系圖線隨分子間距的變化情況r<r0隨距離的減小而增大，F(xiàn)表現(xiàn)為斥力r增大，斥力做正功，分子勢能減少；r減小，斥力做負(fù)功，分子勢能增加r0<r<10r0隨距離的增大先增大后減小，F(xiàn)表現(xiàn)為引力r增大，引力做負(fù)功，分子勢能增加；r減小，引力做正功，分子勢能減少r＝r0F＝0分子勢能最小，但不為零r≥10r0(10－9m)十分微弱，可以認(rèn)為分子間沒有相互作用力分子勢能為零5．物體的內(nèi)能與機(jī)械能的比較名稱比較內(nèi)能機(jī)械能定義物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢能的總和物體的動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱決定因素與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關(guān)跟物體的宏觀運(yùn)動(dòng)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(dòng)和相互作用的結(jié)果宏觀物體的運(yùn)動(dòng)和相互作用的結(jié)果運(yùn)動(dòng)形式熱運(yùn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，能的總量守恒6．溫度、內(nèi)能、熱量、功的比較概念溫度內(nèi)能(熱能)熱量功含義表示物體的冷熱程度，是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，它是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，對個(gè)別分子來說，溫度沒有意義物體內(nèi)所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢能的總和，它是由大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子的相對位置所決定的能是傳熱過程中內(nèi)能的改變量，用熱量來量度傳熱過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少做功過程是機(jī)械能或其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過程聯(lián)系溫度和內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功則是過程量。傳熱的前提條件是存在溫差，傳遞的是熱量而不是溫度，實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移四、固體和液體1．固體(1)固體分為晶體和非晶體兩類。石英、云母、明礬、食鹽、味精、蔗糖等是晶體。玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是非晶體。(2)單晶體具有規(guī)則的幾何形狀，多晶體和非晶體沒有規(guī)則的幾何形狀；晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒有確定的熔點(diǎn)。(3)有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌?，有些晶體沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，這類現(xiàn)象稱為各向異性。非晶體和多晶體在各個(gè)方向的物理性質(zhì)都是一樣的，這叫做各向同性。2．液體(1)液體的表面張力：液體表面的分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，它的作用是能使液體表面繃緊，所以叫做液體的表面張力。(2)毛細(xì)現(xiàn)象：指浸潤液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象，毛細(xì)管越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯。3．液晶(1)具有液體的流動(dòng)性。(2)具有晶體的光學(xué)各向異性。(3)從某個(gè)方向看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的。五、飽和汽、飽和汽壓和相對濕度1．飽和汽與未飽和汽(1)飽和汽：與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽。(2)未飽和汽：沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽。2．飽和汽壓(1)定義：飽和汽所具有的壓強(qiáng)。(2)特點(diǎn)：液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)。3．相對濕度空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比。即：相對濕度＝eq\f(水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng),同溫度水的飽和汽壓)。六、氣體1．氣體壓強(qiáng)(1)產(chǎn)生的原因由于大量氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強(qiáng)。(2)決定因素①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積。②微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度。2．理想氣體(1)宏觀上講，理想氣體是指在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(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)微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，所以理想氣體無分子勢能。3．氣體實(shí)驗(yàn)定律玻意耳定律查理定律蓋—呂薩克定律內(nèi)容一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比表達(dá)式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)或eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)或eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)圖象4．理想氣體的狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C。七、固體和液體性質(zhì)的理解1．晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。多晶體和非晶體具有各向同性。(2)只要是具有各向異性的固體必定是晶體，且是單晶體。(3)只要是具有確定熔點(diǎn)的固體必定是晶體，反之，必是非晶體。(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。2．液體表面張力在液體內(nèi)部，分子間平均距離r略小于r0，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力；在表面層，分子間的距離r略大于分子間的平衡距離r0，分子間的作用力表現(xiàn)為引力。3．浸潤和不浸潤浸潤和不浸潤也是分子力作用的表現(xiàn)。當(dāng)液體與固體接觸時(shí)，液體和與之接觸的固體的相互作用可能比液體分子之間的相互作用強(qiáng)，也可能比液體分子之間的相互作用弱，這取決于液體、固體兩種物質(zhì)的性質(zhì)。如果液體和與之接觸的固體的相互作用比液體分子之間的相互作用強(qiáng)，則液體能夠浸潤固體，反之，則液體不浸潤固體。4．毛細(xì)現(xiàn)象由于液體浸潤管壁，如細(xì)玻璃管中的水，液面呈如圖形狀。液面邊緣部分的表面張力如圖所示，這個(gè)力使管中液體向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)管中液體上升到一定高度時(shí)，液體所受重力與這個(gè)使它向上的力平衡，液面穩(wěn)定在一定的高度。實(shí)驗(yàn)和理論分析都表明，對于一定的液體和一定材質(zhì)的管壁，管的內(nèi)徑越細(xì)，液體所能達(dá)到的高度越高。對于不浸潤液體在細(xì)管中下降，也可作類似分析。八、熱力學(xué)第一定律1．改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)做功。(2)熱傳遞。2．熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。(2)表達(dá)式：ΔU＝Q＋W。(3)ΔU＝Q＋W中正、負(fù)號(hào)法則：物理量意義符號(hào)WQΔU＋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3．三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對物體做的功等于物體放出的熱量。九、能量守恒定律1．內(nèi)容能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。2．條件性能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，某一種形式的能是否守恒是有條件的。3．第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的，它違背了能量守恒定律。三、熱力學(xué)第二定律1．熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。(2)開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。2．能量耗散：分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它只不過能使地球大氣稍稍變暖一點(diǎn)，卻再也不能自動(dòng)聚集起來驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功了。3．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律。一、單選題1．我們在實(shí)驗(yàn)室用酒精進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室很快就聞到了刺鼻的酒精氣味，這是一種擴(kuò)散現(xiàn)象。以下有關(guān)分析錯(cuò)誤的是（）A．?dāng)U散現(xiàn)象只發(fā)生在氣體、液體之間B．?dāng)U散現(xiàn)象說明分子在不停息地運(yùn)動(dòng)C．溫度越高時(shí)擴(kuò)散現(xiàn)象越劇烈D．?dāng)U散現(xiàn)象說明分子間存在著間隙【答案】A【詳解】A．氣體、液體、固體之間都可以發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；B．?dāng)U散現(xiàn)象本身就是由分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，故B正確；C．物體的溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)就越快，擴(kuò)散就越快，故C正確；D．不同的物質(zhì)在相互接觸時(shí)可以彼此進(jìn)入對方屬于擴(kuò)散現(xiàn)象，擴(kuò)散現(xiàn)象說明分子間存在著間隙，故D正確。本題選錯(cuò)誤的，故選A。2．關(guān)于熱學(xué)中的一些基本概念，下列說法正確的是（）A．同溫度的氧氣和氫氣，它們的分子平均動(dòng)能不相等，是因?yàn)榉肿拥馁|(zhì)量不相等B．物體是由大量分子組成的，分子是不可再分的最小單元C．的水變成的冰時(shí)，體積增大，分子勢能減小D．內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能的總和【答案】C【詳解】A．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度相同，分子平均動(dòng)能相同，質(zhì)量不同、溫度相同的氫氣和氧氣，分子平均動(dòng)能相同，故A錯(cuò)誤；B．物體是由大量分子組成的，分子可再分為原子，故B錯(cuò)誤；C．因?yàn)?℃的水凝固成0℃的冰需要放出熱量，所以質(zhì)量相同的0℃的冰比0℃的水內(nèi)能小，因?yàn)閮?nèi)能包括分子動(dòng)能和分子勢能，由于溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，因此放出的部分能量應(yīng)該是由分子勢能減小而釋放的。故C正確；D．內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能和勢能的總和，故D錯(cuò)誤。故選C。3．關(guān)于圖所示的熱學(xué)相關(guān)知識(shí)，下列說法正確的是（）A．圖甲為水中炭粒每隔30s位置連線圖，連線表示炭粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡B．圖乙為大量氧氣分子熱運(yùn)動(dòng)的速率分布圖，曲線②對應(yīng)的溫度較高C．圖丙中，當(dāng)分子間距離為時(shí)，分子勢能最小D．圖丁中，若抽掉絕熱容器中間的隔板，氣體的溫度將降低【答案】C【詳解】A．圖甲是對水中炭粒每隔30s位置連線，炭粒在相鄰兩次記錄位置之間并不能一直做直線運(yùn)動(dòng)，所以圖甲并不是炭粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡，只能反映炭粒的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的，A錯(cuò)誤；B．圖乙中，曲線②所對應(yīng)速率大的分子比例較少，對應(yīng)的溫度較低，B錯(cuò)誤；C．圖丙中，當(dāng)分子間距離小于時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，隨著分子間距增大，分子力做正功，分子勢能減小，當(dāng)分子間距離大于時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為引力，隨著分子間距增大，分子力做負(fù)功，分子勢能增大，故當(dāng)分子間距離為時(shí)，分子勢能最小，C正確；D．圖丁中，若抽掉絕熱容器中間的隔板，由于右側(cè)是真空，左側(cè)氣體自由膨脹，不做功，容器絕熱，沒有熱量得傳遞，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w的溫度不變，D錯(cuò)誤。故選C。4．一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的pT圖像如圖所示。下列說法正確的是（

）A．氣體在狀態(tài)A處的體積小于狀態(tài)B處的體積B．氣體在狀態(tài)A處的體積小于狀態(tài)C處的體積C．由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，氣體從外界吸熱D．由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體向外界放熱【答案】D【詳解】A．由圖像可知A到B的過程中，氣體做等溫變化，由玻意爾定律得可得A錯(cuò)誤；B．B到C的過程中，氣體做等容變化，可得B選項(xiàng)錯(cuò)誤；C．對一定質(zhì)量的理想氣體，溫度越高內(nèi)能越大。由圖像可知A到B的過程中氣體的溫度不變，故氣體內(nèi)能不變U=0，又氣體體積減小，外界對氣體做功W>0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=W+Q則Q<0即氣體向外界放熱，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；D．由圖像可知B到C的過程中氣體的溫度減小，即氣體內(nèi)能減小ΔU<0又氣體體積不變,外界對氣體不做功，則W=0根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知Q<0氣體向外界放熱，所以D選項(xiàng)正確。故選D。5．一定質(zhì)量的理想氣體，先后經(jīng)歷A→B、A→C兩種變化過程，三個(gè)狀態(tài)A、B、C的部分狀態(tài)參量如圖所示，且BA延長線過原點(diǎn)O，A→B過程中氣體吸收的熱量為300J，A→C過程中氣體吸收的熱量為600J，下列說法正確的是（）A．兩個(gè)過程中，氣體內(nèi)能的增加量不相同B．A→C過程中，氣體對外做功400JC．狀態(tài)B時(shí)，氣體的體積為10LD．A→C過程中，氣體增加的體積為原體積的【答案】C【詳解】A．兩個(gè)過程的初、末溫度相同，因此氣體內(nèi)能的增加量相同，A錯(cuò)誤；B．BA延長線過原點(diǎn)，則A→B為等容變化，氣體做功為零，由熱力學(xué)第一定律可知內(nèi)能改變量A→C為等壓變化，內(nèi)能增加了300J，吸收的熱量為600J，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w對外做功為300J，B錯(cuò)誤；C．等壓過程有做功的大小為聯(lián)立解得A→B為等容變化，則C正確；D．由可知?jiǎng)t氣體增加的體積為原體積的，D錯(cuò)誤。故選C。6．如圖所示，兩端封閉、粗細(xì)均勻、豎直放置的玻璃管內(nèi)，有一長為h的水銀柱將管內(nèi)氣體分為兩部分，已知上、下兩部分氣體溫度相同，且l2=2l1.現(xiàn)使兩部分氣體同時(shí)升高相同的溫度，管內(nèi)水銀柱移動(dòng)情況為（）A．不動(dòng) B．水銀柱下移C．水銀柱上移 D．無法確定是否移動(dòng)【答案】C【詳解】水銀柱原來處于平衡狀態(tài)。所受合外力為零，即此時(shí)兩部分氣體的壓強(qiáng)差溫度升高后，兩部分氣體的壓強(qiáng)都增大。若，水銀柱所受合外力方向向上，應(yīng)向上移動(dòng)；若，水銀柱不移動(dòng)；若，水銀柱向下移動(dòng)。在同一圖像上畫出兩段柱的等容線，如圖所示因?yàn)樵跍囟认嗤瑫r(shí)，由圖可得氣柱等容線的斜率較大，當(dāng)兩氣柱升高相同的溫度時(shí)，其壓強(qiáng)的增量，所以水銀柱上移，故選C。7．下圖是一定質(zhì)量氧氣在兩不同溫度下分子各速率區(qū)間的分子數(shù)占比分布圖，由圖可知（）A．②曲線的溫度比①曲線的溫度要高B．隨著溫度的升高所有分子的動(dòng)能均增大C．兩溫度下的曲線與橫軸所圍的面積可能不相等D．若兩狀態(tài)下體積相等，則①狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)更大【答案】D【詳解】A．由題圖可知，②曲線中速率大的分子占據(jù)的比例較小，則對應(yīng)的分子的平均動(dòng)能較小，說明②曲線的溫度比①曲線的溫度要低，A錯(cuò)誤；B．隨著溫度的升高，分子的平均動(dòng)能增大，可不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大，B錯(cuò)誤；C．由題圖可知，在兩溫度下的曲線與橫軸所圍的面積都應(yīng)該等于1，即相等，C錯(cuò)誤；D．若兩狀態(tài)下體積相等，由理想氣體的狀態(tài)方程，可知①的溫度較高，則①狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)更大，D正確。故選D。8．規(guī)定無窮遠(yuǎn)分子勢能為0，則兩分子勢能隨距離關(guān)系如下圖所示，下列選項(xiàng)正確的是（）A．分子間距離為時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力B．分子間距離由減小為的過程中，分子力大小不斷增大C．分子間距離由無窮遠(yuǎn)減小為的過程中，分子勢能逐漸增大D．分子間距離由增大為無窮遠(yuǎn)的過程中，分子力大小一直減小【答案】B【詳解】A．當(dāng)r=r0時(shí)分子勢能最小，此時(shí)分子力表現(xiàn)為零；分子間距離為時(shí)，因r1<r0，則分子力表現(xiàn)為斥力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．分子間距離由減小為的過程中，分子力表現(xiàn)為斥力且大小不斷增大，選項(xiàng)B正確；C．分子間距離由無窮遠(yuǎn)減小為的過程中，分子勢能逐漸減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．分子間距離由增大為無窮遠(yuǎn)的過程中，分子力表現(xiàn)為引力，大小先增加后減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。9．在“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，把1滴油酸酒精溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，畫出如圖所示的油膜形狀。已知該溶液濃度為，n滴溶液的體積為V，油膜面積為S，則（）A．油酸分子直徑為B．實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)先滴溶液后撒爽身粉C．n滴該溶液所含純油酸分子數(shù)為D．計(jì)算油膜面積時(shí)，將不足一格都當(dāng)作一格計(jì)入面積，將導(dǎo)致所測分子直徑偏大【答案】C【詳解】A．一滴溶液中油酸的體積為①油酸分子直徑為②故A錯(cuò)誤；B．在水面上先撒上爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定，故B錯(cuò)誤；C．一個(gè)油酸分子體積③n滴該溶液所含純油酸分子數(shù)為④聯(lián)立①②③④得故C正確；D．計(jì)算油膜面積時(shí)，將不足一格都當(dāng)作一格計(jì)入面積，將導(dǎo)致面積偏大，所測分子直徑偏小，故D錯(cuò)誤。故選C。10．如圖所示，用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在固定導(dǎo)熱汽缸中，用水平外力作用于活塞桿，使活塞緩慢向右移動(dòng)一段距離，環(huán)境保持恒溫，則此過程中（）A．氣體的壓強(qiáng)增大 B．外界對氣體做正功C．氣體內(nèi)能減小 D．氣體吸收熱量【答案】D【詳解】根據(jù)題意可知，汽缸導(dǎo)熱，環(huán)境保持恒溫，則氣體做等溫變化，氣體內(nèi)能不變，由玻意耳定律可知，由于氣體的體積增大，則氣體壓強(qiáng)減小，氣體對外界做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸收熱量。故選D。二、多選題11．如圖，水平放置的剛性汽缸內(nèi)用活塞封閉兩部分氣體A和B，質(zhì)量一定的兩活塞用桿連接。汽缸內(nèi)兩活塞之間保持真空，活塞與汽缸壁之間無摩擦，左側(cè)活塞面積較大，A、B的初始溫度相同。略抬高汽缸左端使之傾斜，再使A、B升高相同溫度，氣體最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。若始末狀態(tài)A、B的壓強(qiáng)變化量、均大于零，對活塞壓力的變化量，則（）A．A體積增大 B．A體積減小 C．> D．<【答案】AD【詳解】AB．氣溫不變時(shí)，略抬高汽缸左端使之傾斜，設(shè)此時(shí)的細(xì)桿與水平面的夾角為θ，則有則可知A部分氣體壓強(qiáng)減小，B部分氣體壓強(qiáng)增加，對兩部分氣體由玻意耳定律得，A體積增大，B體積減小，故A正確，B錯(cuò)誤；C．開始時(shí)，兩活塞受力平衡，略抬高汽缸左端使之傾斜，則A部分氣體壓強(qiáng)減小一些，B部分氣體壓強(qiáng)增大一些，而最終兩個(gè)活塞的受力還要平衡，那么壓力的變化不相等故C錯(cuò)誤；D．由但結(jié)合C分析可得，故有故D正確。故選AD。12．如圖所示為打氣筒模型圖，在給自行車打氣的過程時(shí)，首先迅速壓下打氣筒活塞，當(dāng)打氣筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于某個(gè)值時(shí)筒內(nèi)閥門打開，氣體開始進(jìn)入自行車車胎內(nèi)，反復(fù)操作。完成打氣過程，設(shè)筒內(nèi)氣體在進(jìn)入車胎前質(zhì)量不變，氣體可以看成理想氣體，下列有關(guān)筒內(nèi)氣體在進(jìn)入車胎前的說法中正確的是（）A．迅速壓下打氣筒活塞過程中筒內(nèi)氣體溫度升高B．迅速壓下打氣筒活塞過程中筒內(nèi)氣體內(nèi)能不變C．壓下打氣筒活塞過程中筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大D．壓下活塞過程中越來越費(fèi)力是因?yàn)橥矁?nèi)氣體分子間一直表現(xiàn)為斥力，并且越來越大【答案】AC【詳解】AB．迅速壓下打氣筒活塞過程中，外界對氣體做功，時(shí)間短，來不及發(fā)生熱交換，氣體的內(nèi)能增加，筒內(nèi)氣體溫度升高，故A正確，B錯(cuò)誤；C．壓下打氣筒活塞過程中筒內(nèi)氣體體積減小且溫度升高，則氣體壓強(qiáng)增大，故C正確；D．壓下活塞過程中越來越費(fèi)力是因?yàn)橥矁?nèi)氣體壓強(qiáng)越來越大，故D錯(cuò)誤。故選AC。13．密閉容器內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體，圖像如圖所示，從狀態(tài)a開始變化，經(jīng)歷狀態(tài)b、狀態(tài)c，最后回到狀態(tài)a完成循環(huán)。下列說法正確的是（）A．氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中，向外界放出熱量B．氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中，內(nèi)能增加C．氣體由狀態(tài)b變化到狀態(tài)c的過程中，向外界放出熱量D．氣體由狀態(tài)b變化到狀態(tài)c的過程中，內(nèi)能減少【答案】BC【詳解】AB．氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中，壓強(qiáng)不變，體積增大，氣體對外做功，即；溫度升高，氣體內(nèi)能增大，即；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體吸收熱量，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．氣體由狀態(tài)b變化到狀態(tài)c的過程中，氣體溫度不變，氣體內(nèi)能不變，即；體積減小，外界對氣體做功，即；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體向外界放出熱量，故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。14．一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)經(jīng)狀態(tài)再回到，它的壓強(qiáng)與體積的變化關(guān)系如圖所示，為一平行四邊形．下列判斷正確的是（

）A．氣體在狀態(tài)的溫度大于在狀態(tài)的溫度B．過程，氣體向外界放出的熱量大于C．過程，氣體吸收的熱量小于它增加的內(nèi)能D．過程氣體內(nèi)能的增加量等于過程它向外界放出的熱量E．從初始狀態(tài)經(jīng)狀態(tài)再回到的過程，氣體吸收的熱量為【答案】BDE【詳解】A．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知可知pV乘積正比于溫度，由圖可知＞可知?dú)怏w在狀態(tài)的溫度小于在狀態(tài)的溫度，故A錯(cuò)誤；B．過程，由圖可知體積減小，外界對氣體做正功，由圖線與橫軸所圍的面積可得由pV乘積正比于溫度，可知過程溫度降低，內(nèi)能減小，即＜0根據(jù)熱力學(xué)第一定律知可知?dú)怏w向外界放出的熱量大于，故B正確；C．過程，氣體做等容變化，氣體不做功，壓強(qiáng)增大，溫度升高，氣體內(nèi)能增大，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w吸收的熱量等于它增加的內(nèi)能，故C錯(cuò)誤；D．由于=則Tb=Td可知過程，氣體做等容變化，氣體不做功，則所以過程氣體內(nèi)能的增加量等于過程它向外界放出的熱量，故D正確；E．從初始狀態(tài)經(jīng)狀態(tài)再回到的過程，氣體溫度不變，內(nèi)能不變，氣體對外做功，由圖像面積可得由熱力學(xué)第一定律可知所以氣體吸收的熱量為，故E正確。故選BDE。三、實(shí)驗(yàn)題15．某合作探究小組的同學(xué)進(jìn)行了“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)。（1）該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積。則接下來的正確實(shí)驗(yàn)操作步驟是。（填寫步驟前面的數(shù)字）①往淺盤里倒入一定深度的水，待水面穩(wěn)定后將適量的癢子粉均勻地撒在水面上；②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形狀穩(wěn)定；③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大??；④將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上（2）該小組做實(shí)驗(yàn)時(shí)，每1000mL油酸酒精溶液中有純油酸0.2mL，用注射器測得80滴這樣的溶液為1mL，則一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為mL，等油膜形狀穩(wěn)定后在玻璃板描畫出油膜的輪廓如圖所示，圖中正方形小方格的邊長為1cm。油膜的面積是m2。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是m。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（3）在實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理過程中，下列說法正確的是。A．為了防止酒精的揮發(fā)，配制的油酸酒精溶液不能長時(shí)間放置B．在水面上滴入油酸酒精溶液后，應(yīng)該馬上數(shù)方格C．若實(shí)驗(yàn)中撒的痱子粉過多，則計(jì)算得到的油酸分子的直徑將偏小D．?dāng)?shù)方格時(shí)，不足半個(gè)的舍去，超過半個(gè)的算一個(gè)【答案】①②④③AD【詳解】（1）[1]先用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積，再往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上，再用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形狀穩(wěn)定，然后將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上，最后將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大??；因此正確的順序是①②④③；（2）[2]一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為[3]油膜的面積為1平方厘米乘以方格數(shù)目，不足半格的不計(jì)入，超過半格的按一格計(jì)入，油膜覆蓋的方格大約在31個(gè)，所以油膜的面積為[4]用純油酸的體積除以油膜的面積，得出的油膜厚度，即是油酸分子的直徑，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，油酸分子的直徑為（3）[5]A．為了防止酒精的揮發(fā)，配置的油酸酒精溶液不能長時(shí)間放置，否則濃度會(huì)發(fā)生變化，故A正確；B．在水面上滴人油酸酒精溶液后，應(yīng)該等油膜的形狀穩(wěn)定后再描形狀數(shù)方格，故B錯(cuò)誤；C．若實(shí)驗(yàn)中撒的痱子粉過多，則油膜面積偏小，則計(jì)算得到的油酸分子的直徑將偏大，故C錯(cuò)誤。D．?dāng)?shù)方格時(shí)，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，不足半個(gè)的舍去，超過半個(gè)的算一個(gè)，故D正確。故選AD。16．在“用油膜法估測分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，所用的油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.5mL，用注射器測得1mL上述溶液有80滴，把1滴該溶液滴入盛水的撒有痱子粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖甲所示，圖中正方形格的邊長為1cm，則可求得：（1）本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的物理思想方法為。A．控制變量法B．理想化模型C．極限思想法D．整體法與隔離法（2）油酸分子的直徑是m。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，該小組四個(gè)同學(xué)都發(fā)生了一個(gè)操作錯(cuò)誤，導(dǎo)致最后所測分子直徑偏大的是。A．甲同學(xué)在計(jì)算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯(cuò)了一個(gè)注射器取一溶液滴在水面上，這個(gè)拿錯(cuò)的注射器的針管比原來的粗B．乙同學(xué)用注射器測得80滴油酸酒精的溶液為，不小心錯(cuò)記錄為81滴C．丙同學(xué)計(jì)算油膜面積時(shí)，把凡是半格左右的油膜都算成了一格D．丁同學(xué)在配制油酸酒精溶液時(shí)，不小心把酒精倒多了一點(diǎn)，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實(shí)際濃度比計(jì)算值小了（4）利用單分子油膜法可以粗測分子大小和阿伏伽德羅常數(shù)。如果已知體積為V的一滴油在水面上散開形成的單分子油膜的面積為S，這種油的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，則阿伏伽德羅常數(shù)的表達(dá)式為?！敬鸢浮緽D【詳解】（1）[1]本實(shí)驗(yàn)中，需要將在水面上形成的油膜看成單分子油膜，并將油酸分子理想化為緊密排列的球體，從而所計(jì)算的油膜的厚度即為油酸分子的直徑，因此，本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的物理思想方法為理想化模型。故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。（2）[2]根據(jù)題已知條件可得油酸的體積濃度為則一滴該油酸酒精溶液中油酸的體積為對形成的油膜面積進(jìn)行估算，不足半格的舍去，大于等于半格的記為一格，估算可得油膜面積為則油膜分子的直徑為（3）[3]A．拿錯(cuò)的注射器的針管比原來的粗，則滴出的一滴酒精油酸溶液的體積將偏大，即所含油酸的體積偏大，而計(jì)算過程中所用體積比實(shí)際小，因此測量得到的油酸分子的直徑將偏小，故A錯(cuò)誤；B．乙同學(xué)用注射器測得80滴油酸酒精的溶液為1mL，不小心錯(cuò)記錄為81滴，則所得一滴酒精油酸溶液的體積將偏小，從而使油酸的體積偏小，最終導(dǎo)致所測分子直徑偏小，故B錯(cuò)誤；C．丙同學(xué)計(jì)算油膜面積時(shí)，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，則油膜面積偏大，從而導(dǎo)致所測油酸分子直徑偏小，故C錯(cuò)誤；D．不小心把酒精倒多了一點(diǎn)，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實(shí)際濃度比計(jì)算值小了，則計(jì)算使用油酸的體積將偏大，從而導(dǎo)致所測油酸分子直徑偏大，故D正確。故選D。（4）[4]球狀分子的體積而根據(jù)已知條件可得分子的質(zhì)量阿伏伽德羅常數(shù)為四、解答題17．已知汞的摩爾質(zhì)量為，密度為，阿伏加德羅常數(shù)為，求：（1）一個(gè)汞原子的質(zhì)量；（2）一個(gè)汞原子的體積；（3）體積為V的汞中汞原子的個(gè)數(shù)。【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】（1）一個(gè)汞原子的質(zhì)量為（2）一個(gè)汞原子的體積為（3）體積為V的汞中汞原子的個(gè)數(shù)為18．如圖所示，一粗細(xì)均勻的導(dǎo)熱形管豎直放置，右側(cè)上端封閉，左側(cè)上端與大氣相通，右側(cè)頂端密封空氣柱A的長度為，左側(cè)密封空氣柱B上方水銀柱長，左右兩側(cè)水銀面高度差，已知大氣壓強(qiáng)，大氣溫度，形管橫截面積。現(xiàn)用特殊手段只對空氣柱A加熱，直到空氣柱A、B下方水銀面等高。求：（1）加熱前空氣柱A、B的壓強(qiáng)各為多少；（2）空氣柱A、B下方水銀面等高時(shí)A中氣體的溫度；（3）對空氣柱A加熱的過程中空氣柱B與外界傳遞的熱量?！敬鸢浮浚?），；（2）；（3）0【詳解】（1）加熱器有，（2）空氣柱B壓強(qiáng)保持不變，則有空氣柱A根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程解得則由于（3）B中溫度不變，所以內(nèi)能不變，既有B壓強(qiáng)不變，溫度不變，所以體積不變，既有根據(jù)可知19．如圖1所示，導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的汽缸開口向上放置，其上端口裝有固定卡環(huán)。質(zhì)量為、面積為的活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在缸內(nèi)，開始時(shí)缸內(nèi)封閉氣體的體積為。現(xiàn)緩慢升高環(huán)境溫度，使氣體從狀態(tài)變化到狀態(tài)，缸內(nèi)氣體體積隨溫度變化的圖像如圖2所示，氣體質(zhì)量保持不變，已知大氣壓強(qiáng)為，重力加速度取。求：（1）開始時(shí)環(huán)境的溫度多高；氣體變化到狀態(tài)時(shí)氣體的壓強(qiáng)多大（壓強(qiáng)保留2位小數(shù)）；（2）若氣體在整個(gè)過程中吸收的熱量為，則整個(gè)過程缸內(nèi)氣體內(nèi)能的增加量為多少?！敬鸢浮浚?），；（2）【詳解】（1）氣體從變化到發(fā)生的是等壓變化，則由圖2可知解得開始時(shí)，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)氣體從狀態(tài)變化到狀態(tài)，發(fā)生等容變化，則解得（2）氣體從到過程對外做功為根據(jù)熱力學(xué)第一定律，整個(gè)過程氣體內(nèi)能增量20．水平放置的汽缸用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動(dòng)且不漏氣，平衡時(shí)活塞與汽缸底的距離，離汽缸口的距離，如圖甲所示?，F(xiàn)將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到開口向下并豎直