高中物理熱學(xué)知識(shí)點(diǎn)

選修3-3《熱學(xué)》一、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)分子直徑數(shù)量級(jí)物質(zhì)是由大量分子組成的阿伏加德羅常數(shù)油膜法測(cè)分子直徑分子動(dòng)理論 分子動(dòng)理論 分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)分子動(dòng)理論 布朗運(yùn)動(dòng) 分子間存在相互作用力，分子力的F－r曲線 分子的動(dòng)能；與物體動(dòng)能的區(qū)別物體的內(nèi)能 分子的勢(shì)能；分子力做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系；EP－r曲線 物體的內(nèi)能；影響因素；與機(jī)械能的區(qū)別 單晶體——各向異性（熱、光、電等）固體晶體多晶體——各向同性（熱、光、電等）有固定的熔、沸點(diǎn)固體非晶體——各向同性（熱、光、電等）沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)液體熱力學(xué)浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)現(xiàn)象——毛細(xì)現(xiàn)象——舉例液體熱力學(xué)飽和汽與飽和汽壓液晶體積V氣體體積與氣體分子體積的關(guān)系氣體 溫度T（或t）熱力學(xué)溫標(biāo)分子平均動(dòng)能的標(biāo)志氣體 壓強(qiáng)的微觀解釋 壓強(qiáng)P 影響壓強(qiáng)的因素 求氣體壓強(qiáng)的方法熱力學(xué)定律改變內(nèi)能的物理過(guò)程 做功——內(nèi)能與其他形式能的相互轉(zhuǎn)化熱力學(xué)定律 熱傳遞——物體間（物體各部分間）內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 熱力學(xué)第一定律 能量轉(zhuǎn)化與守恒 能量守恒定律 熱力學(xué)第二定律（兩種表述）——熵——熵增加原理 能源與環(huán)境 常規(guī)能源．煤、石油、天然氣 新能源．風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、核能、地?zé)崮?、海洋能等二、考點(diǎn)解析考點(diǎn)64物體是由大量分子組成的阿伏羅德羅常數(shù)要求：Ⅰ阿伏加德羅常數(shù)（NA＝6.02×1023mol－1）是聯(lián)系微觀量與宏觀量的橋梁。設(shè)分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m；宏觀量為．物質(zhì)體積V、摩爾體積V1、物質(zhì)質(zhì)量M、摩爾質(zhì)量μ、物質(zhì)密度ρ。（1）分子質(zhì)量：（2）分子體積：（對(duì)氣體，V0應(yīng)為氣體分子占據(jù)的空間大?。?）分子直徑：eq\o\ac(○,1)球體模型．（固體、液體一般用此模型）eq\o\ac(○,2)立方體模型．（氣體一般用此模型）（對(duì)氣體，d應(yīng)理解為相鄰分子間的平均距離）（4）分子的數(shù)量：固體、液體分子可估算分子質(zhì)量、大小(認(rèn)為分子一個(gè)挨一個(gè)緊密排列)；氣體分子不可估算大小，只能估算氣體分子所占空間、分子質(zhì)量。考點(diǎn)65用油膜法估測(cè)分子的大?。▽?shí)驗(yàn)、探究）要求：Ⅰ在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，有下列操作步驟，請(qǐng)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟C的內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟E中的計(jì)算式：A．用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，記下滴入1mL的油酸酒精溶液的滴數(shù)N；B．將痱子粉末均勻地撒在淺盤(pán)內(nèi)的水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，逐滴向水面上滴入，直到油酸薄膜表面足夠大，且不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n；C．________________________________________________________________________D．將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)1cm的正方形為單位，計(jì)算出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)m（超過(guò)半格算一格，小于半格不算）E．用上述測(cè)量的物理量可以估算出單個(gè)油酸分子的直徑d=_______________cm．考點(diǎn)66分子熱運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)要求：Ⅰ1）擴(kuò)散現(xiàn)象：不同物質(zhì)彼此進(jìn)入對(duì)方（分子熱運(yùn)動(dòng)）。溫度越高，擴(kuò)散越快。擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明：組成物體的分子總是不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，溫度越高分子運(yùn)動(dòng)越劇烈；分子間有間隙2）布朗運(yùn)動(dòng)：懸浮在液體中的固體微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)！布朗運(yùn)動(dòng)發(fā)生的原因是受到包圍微粒的液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)地撞擊的不平衡性造成的．因而布朗運(yùn)動(dòng)說(shuō)明了分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．（1）布朗運(yùn)動(dòng)不是固體微粒中分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．（2）布朗運(yùn)動(dòng)不是液體分子的運(yùn)動(dòng)．（3）課本中所示的布朗運(yùn)動(dòng)路線，不是固體微粒運(yùn)動(dòng)的軌跡．（4）微粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯．3）擴(kuò)散現(xiàn)象是分子運(yùn)動(dòng)的直接證明；布朗運(yùn)動(dòng)間接證明了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)67分子間的作用力要求：Ⅰ1）分子間引力和斥力一定同時(shí)存在，且都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力變化快。2）實(shí)際表現(xiàn)出來(lái)的分子力是分子引力和斥力的合力。隨分子間距離的增大，分子力先變小后變大再變小。（注意：這是指r從小于r0開(kāi)始到增大到無(wú)窮大）。3）分子力的表現(xiàn)及變化，對(duì)于曲線注意兩個(gè)距離，即r0（10－10m）與10r0。①當(dāng)分子間距離為r0（約為10－10m）時(shí)，分子力為零，分子勢(shì)能最小；②當(dāng)分子間距離r＞r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力。當(dāng)分子間距離由r0增大時(shí)，分子力先增大后減??；③當(dāng)分子間距離r＜r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力。當(dāng)分子間距離由r考點(diǎn)68溫度和內(nèi)能要求：Ⅰ溫度和溫標(biāo)：1）溫度：反映物體冷熱程度的物理量（是一個(gè)宏觀統(tǒng)計(jì)概念），是物體分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志。任何同溫度的物體，其分子平均動(dòng)能相同。2）熱力學(xué)溫度(T)與攝氏溫度(t)的關(guān)系為：T＝t+273.15（K）說(shuō)明：①兩種溫度數(shù)值不同，但改變1K和1℃的溫度差相同。②０K1）絕熱過(guò)程：系統(tǒng)只通過(guò)做功而與外界交換能量，它不從外界吸熱，也不向外界放熱2）熱傳遞：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射3）熱量和內(nèi)能：⑴不能說(shuō)物體具有多少熱量，只能說(shuō)物體吸收或放出了多少熱量，熱量是過(guò)程量，對(duì)應(yīng)一個(gè)過(guò)程。離開(kāi)了熱傳遞，無(wú)法談熱量。不能說(shuō)“物體溫度越高，所含熱量越多”。⑵改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞。做功是內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化；熱傳遞是不同物體（或同一物體的不同部分）之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，它們改變內(nèi)能的效果是相同的?？键c(diǎn)75熱力學(xué)第一定律能量守恒定律要求：I1）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)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和。（2）數(shù)學(xué)表達(dá)式為：ΔU＝W+Q絕熱：Q＝0；等溫：ΔU＝0，如果是氣體向真空擴(kuò)散，W＝0（3）符號(hào)法則：做功W熱量Q內(nèi)能的改變?chǔ)取正值“+”外界對(duì)系統(tǒng)做功系統(tǒng)從外界吸收熱量系統(tǒng)的內(nèi)能增加取負(fù)值“－”系統(tǒng)對(duì)外界做功系統(tǒng)向外界放出熱量系統(tǒng)的內(nèi)能減少2）能量守恒定律：（1）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，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變。這就是能量守恒定律。（2）第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對(duì)外做功，人們把這種不消耗能量的永動(dòng)機(jī)叫第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)。根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無(wú)中生有地制造能量，因此第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的考點(diǎn)76熱力學(xué)第二定律要求：Ⅰ1）學(xué)第二定律的兩種表述：①熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。②不可能從單一熱庫(kù)吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。2熱機(jī)：①熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。其原理是熱機(jī)從熱源吸收熱量Q1，推動(dòng)活塞做功W，然后向冷凝器釋放熱量Q2。②由能量守恒定律可得：Q1=W+Q2。們把熱機(jī)做的功和它從熱源吸收的熱量的比值叫做熱機(jī)效率，用η表示，即η=W/Q1。熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%3）第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)：①設(shè)想：只從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓臒釞C(jī)。②第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成，表示盡管機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能而不引起其他變化；機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性?？键c(diǎn)77能源與環(huán)境能源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用要求：Ⅰ能量耗散：各種形式的能量向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，無(wú)序程度較小的狀態(tài)向無(wú)序程度較大的狀態(tài)轉(zhuǎn)化。能量耗散雖然不會(huì)使能的總量不會(huì)減少，卻會(huì)導(dǎo)致能的品質(zhì)降低，它實(shí)際上將能量從可用的形式降級(jí)為不大可用的形式，煤、石油、天然氣等能源儲(chǔ)存著高品質(zhì)的能量，在利用它們的時(shí)候，高品質(zhì)的能量釋放出來(lái)并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能。故能量雖然不會(huì)減少但能源會(huì)越來(lái)越少，所以要節(jié)約能源。三種常規(guī)能源是：煤、石油、天然氣。開(kāi)發(fā)和利用新能源：新能源主要指太陽(yáng)能、生物能、風(fēng)能、水能等。這些能源一是取之不盡、用之不竭，二是不會(huì)污染環(huán)境等等。檢測(cè)題1、（2012新課標(biāo)）關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說(shuō)法正確的是＿＿＿＿A．為了增加物體的內(nèi)能，必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量B．對(duì)某物體做功，必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加C．可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣．不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過(guò)程是不可逆過(guò)程2、（2012大綱卷）下列關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法，正確的是A．布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.液體溫度越高，懸浮粒子越小，布朗運(yùn)動(dòng)越劇C．布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體各個(gè)部分的溫度不同而引起的D.布朗運(yùn)動(dòng)是由液體分子從各個(gè)方向?qū)腋×Ｗ幼矒糇饔玫牟黄胶庖鸬?、（2012廣東）草葉上的露珠是由空氣中的水汽凝結(jié)成水珠，這一物理過(guò)程中，水分子間的A引力消失，斥力增大B斥力消失，引力增大C引力、斥力都減小D引力、斥力都增大4、（2012福建）（1）關(guān)于熱力學(xué)定律和分子動(dòng)理論，下列說(shuō)法正確的是____。A．一定量氣體吸收熱量，其內(nèi)能一定增大B.不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體C.若兩分子間距離增大，分子勢(shì)能一定增大D.若兩分子間距離減小，分子間引力和斥力都增大5、（2012福建）（2）空氣壓縮機(jī)的儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)有1.0atm的空氣6.0L,現(xiàn)再充入1.0atm的空氣9.0L。設(shè)充氣過(guò)程為等溫過(guò)程，空氣可看作理想氣體，則充氣后儲(chǔ)氣罐中氣體壓強(qiáng)為（）。A．2.5atmB.2.0atmC.1.5atmD.1.0atm6、（2012江蘇）下列現(xiàn)象中，說(shuō)明液體存在表面張力的有____________A．水黽可以停在水面上B．葉面上的露珠呈球形C．滴入水中的紅墨水很快散開(kāi)D．懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)7、（2012江蘇）（1）密閉在鋼瓶中的理想氣體，溫度升高時(shí)壓強(qiáng)增大，從分子動(dòng)理論的角度分析，這是由于分子熱運(yùn)動(dòng)的_______增大了，該氣體在溫度為T(mén)1、T2時(shí)的分子速率分布圖像如題12A-1圖所示，則T1_______(選填“大于”或“小于”)T2（2）如圖12A-2圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)等壓過(guò)程到狀態(tài)B，此過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)P=1.0×105Pa，吸收的熱量Q=7.0×102J，求此過(guò)程中氣體內(nèi)能的增量。8、(2012四川）.物體由大量分子組成，下列說(shuō)法正確的是分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，物體內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能越大B.分子間引力總是隨著分子間距離減小而減小C.物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)D.只有外界對(duì)物體做功才能增加物體的內(nèi)能9、（2012海南）兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所示，曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0.相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開(kāi)始相互接近.若兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，下列說(shuō)法正確的是________.A.在r>r0階段，F(xiàn)做正功，分子動(dòng)能增加，勢(shì)能減小B.在r<r0階段，F(xiàn)做負(fù)功，分子動(dòng)能減小，勢(shì)能也減小C.在r=r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，動(dòng)能最大D.在r=r0時(shí)，分子勢(shì)能為零E.分子動(dòng)能和勢(shì)能之和在整個(gè)過(guò)程中不變10、(2013·西安模擬)一定質(zhì)量氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，壓強(qiáng)增大的原因是()A．溫度升高后，氣體分子的平均速率變大B．溫度升高后，氣體分子的平均動(dòng)能變大C．溫度升高后，分子撞擊器壁的平均作用力增大D．溫度升高后，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，撞擊到單位面積器壁上的分子數(shù)增多了11．(2013·撫順模擬)下列說(shuō)法中正確的是()A．布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的運(yùn)動(dòng)，它說(shuō)明分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B．葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用C．液晶顯示器是利用了液晶對(duì)光具有各向異性的特點(diǎn)D．當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時(shí)，分子間的距離越大，分子勢(shì)能越小12．(2013·煙臺(tái)模擬)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的AB、BC、CA三個(gè)變化過(guò)程，則：符合查理定律的變化過(guò)程是________；C→A過(guò)程中氣體________(選填“吸收”或“放出”)熱量，_______(選填“外界對(duì)氣體”或“氣體對(duì)外界”)做功，氣體的內(nèi)能_______(選填“增大”、“減小”或“不變”)．13、（2007山東）36.（8分）某壓力鍋的結(jié)構(gòu)如圖所示。蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，氣體就把壓力閥頂起。假定在壓力閥被頂起時(shí)，停止加熱。（1）若此時(shí)鍋內(nèi)氣體的體積為V，摩爾體積為，阿伏加德羅常數(shù)為，寫(xiě)出鍋內(nèi)氣體分子數(shù)的估算表達(dá)式。（2）假定在一次放氣過(guò)程中，鍋內(nèi)氣體對(duì)壓力閥及外界做功1J，并向外界釋放了2J的熱量。鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？（3）已知大氣壓強(qiáng)P隨海拔高度H的變化滿足P=（1－αH），其中常數(shù)α＞0。結(jié)合氣體定律定性分析在不同的海拔高度使用壓力鍋，當(dāng)壓力閥被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體溫度有何不同。14、（2008山東）噴霧器內(nèi)有l(wèi)OL水，上部封閉有l(wèi)atm的空氣2L。關(guān)閉噴霧閥門(mén)，用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1atm的空氣3L(設(shè)外界環(huán)境溫度一定，空氣可看作理想氣體)。(1)當(dāng)水面上方氣體溫度與外界溫度相等時(shí)．求氣體壓強(qiáng)，并從微觀上解釋氣體壓強(qiáng)變化的原因。(2)打開(kāi)噴霧閥門(mén)，噴霧過(guò)程中封閉氣體可以看成等溫膨脹，此過(guò)程氣體是吸熱還是放熱?簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。15、（2009山東）36.(8分)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C，其中AB過(guò)程為等壓變化，BC過(guò)程為等容變化。已知VA=0.3m3，TA=TC=300K，TB=400K。（1）求氣體在狀態(tài)B時(shí)的體積。（2）說(shuō)明BC過(guò)程壓強(qiáng)變化的微觀原因（3）設(shè)AB過(guò)程氣體吸收熱量為Q1，BC過(guò)程氣體放出熱量為Q2，比較Q1、Q2的大小并說(shuō)明原因。16、（2010山東）36.（8分）一太陽(yáng)能空氣集熱器，底面及側(cè)面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V0，開(kāi)始時(shí)內(nèi)部封閉氣體的壓強(qiáng)為p0。經(jīng)過(guò)太陽(yáng)暴曬，氣體溫度由T0=300K升至T1=350K。求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)。保持T1=350K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強(qiáng)再變回到p0。求集熱器內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量與原來(lái)總質(zhì)量的比值。判斷在抽氣過(guò)程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡(jiǎn)述原因。OOABCD軟膠管17、(2011山東)（8分）⑴人類(lèi)對(duì)物質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀不斷深入的過(guò)程。以下說(shuō)法正確的是。a．液體的分子勢(shì)能與體積有關(guān)b．晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的c．溫度升高，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大d．露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用⑵氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示。玻璃測(cè)溫泡A內(nèi)充有理想氣體，通過(guò)細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連。開(kāi)始時(shí)A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點(diǎn)處，右管D中水銀面高出O點(diǎn)h1=14cm。后將A放入待測(cè)恒溫槽中，上下移動(dòng)D，使C中水銀面仍在O點(diǎn)處，測(cè)得D中水銀面高出O點(diǎn)h2=44cm。（已知外界大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cmHg）①求恒溫槽的溫度。②此過(guò)程A內(nèi)氣體內(nèi)能（填“增大”或“減小”），氣體不對(duì)外做功，氣體將（填“吸熱”或“放熱”）。18、（2012山東）36.（8分）（1）以下說(shuō)法正確的是。a．水的飽和汽壓隨溫度