第十四章熱學

第十四章熱學第1節(jié)分子動理論內(nèi)能一、分子動理論的三條基本內(nèi)容1.物體是由大量分子組成的（1）分子的大?、俜肿拥闹睆剑ㄒ暈榍蚰Ｐ停簲?shù)量級為10－10m。②分子的質(zhì)量：數(shù)量級為10－26kg。（2）阿伏加德羅常數(shù)1mol的任何物質(zhì)所含有的粒子數(shù)叫阿伏加德羅常數(shù)。通常取NA＝6.02×1023mol－1。2.分子永不停息地做無規(guī)則的熱運動（1）實例證明①擴散現(xiàn)象a.定義：不同物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象。b.實質(zhì)：擴散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學反應(yīng)的結(jié)果，而是由分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，溫度越高，擴散現(xiàn)象越明顯。②布朗運動a.定義：懸浮在液體中的小顆粒的永不停息的無規(guī)則運動。b.實質(zhì)：懸浮小顆粒受到做無規(guī)則運動的液體分子的撞擊；顆粒越小，溫度越高，運動越明顯。（2）熱運動①分子的永不停息的無規(guī)則運動叫作熱運動。②特點：分子的無規(guī)則運動和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動越劇烈。3.分子間同時存在引力和斥力（1）分子間的引力和斥力是同時存在的，實際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力。（2）分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：分子間的引力和斥力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，但斥力比引力變化得快。（3）由分子間的作用力與分子間距離的關(guān)系圖像可知：①當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，分子力為零；②當r＞r0時，F(xiàn)引＞F斥，分子力表現(xiàn)為引力；③當r＜r0時，F(xiàn)引＜F斥，分子力表現(xiàn)為斥力；④當分子間距離大于10r0（約為10－9m）時，分子力很弱，可以忽略不計。二、溫度和物體的內(nèi)能1.溫度兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，它們具有某個“共同的熱學性質(zhì)”，我們把表征這一“共同熱學性質(zhì)”的物理量定義為溫度。一切達到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。2.兩種溫標攝氏溫標和熱力學溫標。兩種溫標下表示的溫度之間的關(guān)系：T＝t＋273.15K。3.分子動能和分子平均動能（1）分子動能是分子熱運動所具有的動能。（2）分子熱運動的平均動能是所有分子熱運動的動能的平均值，溫度是分子熱運動的平均動能的標志。（3）分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的總和。4.分子的勢能（1）由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的相對位置決定的能，即分子勢能。（2）分子勢能的決定因素：微觀上決定于分子間距離和分子的排列情況；宏觀上決定于體積和狀態(tài)。5.物體的內(nèi)能（1）等于物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和，是狀態(tài)量。（2）對于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的溫度和體積決定。（3）物體的內(nèi)能與機械能不同，與物體的位置高低、運動速度大小無關(guān)。如圖甲、乙、丙、丁所示為關(guān)于分子動理論的四個情境圖。請判斷：（1）圖甲表示“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗情境，實驗中，應(yīng)先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉。（×）（2）圖乙為水中炭粒某段時間所在位置的連線圖，連線表示炭粒做布朗運動的軌跡。（×）（3）圖丙為分子力與分子間距離的關(guān)系圖，分子間距離從r0逐漸增大時，分子力先變小后變大。（×）（4）圖丁為大量氣體分子熱運動的速率分布圖，曲線②對應(yīng)的溫度較高。（√）考點一微觀量的估算[素養(yǎng)自修類]1.[氣體分子的有關(guān)計算]若以V表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，ρ表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的密度，M表示水的摩爾質(zhì)量，M0表示一個水分子的質(zhì)量，V0表示一個水分子的體積，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則下列關(guān)系式正確的是（）A.V0＝M0ρ B.V0C.M0＝MNA D.ρ解析：C由已知條件可知V0≠M0ρ，選項A錯誤；VNA表示一個水分子運動占據(jù)的空間，不等于一個水分子的體積，選項B錯誤；一個水分子的質(zhì)量為M0＝MNA，選項C正確；M2.[液體分子的有關(guān)計算]已知阿伏加德羅常數(shù)為NA（mol－1），某液體的摩爾質(zhì)量為M（kg/mol），該液體的密度為ρ（kg/m3），則下列敘述中正確的是（）A.1kg該液體所含的分子個數(shù)是ρNAB.1kg該液體所含的分子個數(shù)是1ρNC.該液體1個分子的質(zhì)量是ρD.該液體1個分子占有的空間是M解析：D1kg該液體的物質(zhì)的量為1M，所含分子數(shù)目為：n＝NA·1M＝NAM，故A、B錯誤，每個分子的質(zhì)量為m0＝MNA，故C錯誤；每個分子所占體積為V0＝m03.[固體分子的有關(guān)計算]鉆石是首飾和高強度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料，設(shè)鉆石的密度為ρ（單位為kg/m3），摩爾質(zhì)量為M（單位為g/mol），阿伏加德羅常數(shù)為NA。已知1克拉＝0.2克，則（）A.a克拉鉆石所含有的分子數(shù)為aρNB.a克拉鉆石所含有的分子數(shù)為aC.每個鉆石分子直徑的表達式為36M×10-D.每個鉆石分子直徑的表達式為6MNAρ解析：Ca克拉鉆石物質(zhì)的量（摩爾數(shù)）為n＝0.2aM，所含分子數(shù)為N＝nNA＝0.2aNAM，選項A、B錯誤；鉆石的摩爾體積V＝M×10-3ρ（單位為m3/mol），每個鉆石分子體積為V0＝VNA＝M×10-3NAρ，設(shè)鉆石分子直徑為d1.求解分子直徑時的兩種模型（固體和液體）（1）把分子看成球形，如圖甲所示：d＝36（2）把分子看成小立方體，如圖乙所示：d＝3V[說明]對于氣體，一般看成小立方體模型，如圖丙所示，而且要注意：①V0不是一個氣體分子的體積，而是一個氣體分子平均占有的空間體積。②利用d＝3V0計算出的d不是氣體分子直徑，2.宏觀量與微觀量的相互關(guān)系（1）微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0等。（2）宏觀量：物體的體積V、密度ρ、質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、摩爾體積Vmol、物質(zhì)的量n等。（3）相互關(guān)系①一個分子的質(zhì)量：m0＝MNA＝②一個分子的體積：V0＝VmolNA＝MρN③物體所含的分子數(shù)N＝n·NA＝mM·NA＝VVmol·考點二擴散現(xiàn)象、布朗運動與分子熱運動[素養(yǎng)自修類]1.[擴散現(xiàn)象的理解]乙醇噴霧消毒液和免洗洗手液的主要成分都是酒精。下列說法正確的是（）A.酒精由液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w的過程中，分子間距不變B.在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，會聞到淡淡的酒味，這是酒精分子做布朗運動的結(jié)果C.在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，當環(huán)境溫度升高時，每一個酒精分子運動速率都變快了D.使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液體分子擴散到了空氣中解析：D酒精由液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w的過程中，溫度不變，分子平均動能不變，但是分子之間的距離變大，A錯誤；在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，會聞到淡淡的酒味，這是由于酒精分子的擴散運動的結(jié)果，證明了酒精分子在不停地運動，B錯誤；在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，當環(huán)境溫度升高時，大部分分子運動速率都增大，但可能有部分分子速度減小，C錯誤；因為一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則運動，所以使用免洗洗手液時，手部很快就干爽了，這是擴散現(xiàn)象，D正確。2.[布朗運動的理解]（2023·江蘇省前黃高級中學高三月考）據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒感染的肺炎傳播途徑之一是氣溶膠傳播。氣溶膠是指懸浮在氣體介質(zhì)中的固態(tài)或液態(tài)顆粒所組成的氣態(tài)分散系統(tǒng)。這些固態(tài)或液態(tài)顆粒的大小一般在10－3～103μm之間。已知布朗運動微粒大小通常在10－6m數(shù)量級。下列說法正確的是（）A.布朗運動是氣體介質(zhì)分子的無規(guī)則的運動B.在布朗運動中，固態(tài)或液態(tài)顆粒越小，布朗運動越劇烈C.在布朗運動中，顆粒無規(guī)則運動的軌跡就是分子的無規(guī)則運動的軌跡D.當固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時，能很長時間都懸浮在氣體中，顆粒的運動屬于布朗運動，能長時間懸浮是因為氣體浮力作用解析：B布朗運動是固態(tài)或液態(tài)顆粒的無規(guī)則運動，是氣體分子無規(guī)則熱運動撞擊的結(jié)果，所以它反映的是氣體分子的無規(guī)則運動；顆粒越小，氣體分子對顆粒的撞擊作用越不容易平衡，布朗運動越劇烈，故B正確，A錯誤。在布朗運動中，顆粒本身并不是分子，而是分子集團，所以顆粒無規(guī)則運動的軌跡不是分子無規(guī)則運動的軌跡，故C錯誤。當固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時，能很長時間都懸浮在氣體中，顆粒的運動屬于布朗運動；固態(tài)或液態(tài)顆粒能長時間懸浮是受到氣體分子無規(guī)則熱運動撞擊而導致的，不是浮力作用的結(jié)果，故D錯誤。擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較擴散現(xiàn)象布朗運動熱運動活動主體分子固體微小顆粒分子區(qū)別是分子的運動，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運動，只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運動，不能通過光學顯微鏡直接觀察到共同點（1）都是無規(guī)則運動（2）都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴散現(xiàn)象、布朗運動都反映了分子做無規(guī)則的熱運動考點三分子力、分子勢能、溫度與內(nèi)能[素養(yǎng)自修類]1.[分子力的理解]圖甲和圖乙中的曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別描述了某物理量隨分子之間的距離變化的規(guī)律，r0為平衡位置?，F(xiàn)有如下物理量：①分子勢能，②分子間引力，③分子間斥力，④分子間引力和斥力的合力，則曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應(yīng)的物理量可能是（）A.①③② B.②④③C.④①③ D.①④③解析：D根據(jù)分子處于平衡位置（即分子之間距離為r0）時分子勢能最小可知，曲線Ⅰ為分子勢能隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子處于平衡位置（即分子之間距離為r0）時分子力為零可知，曲線Ⅱ為分子力隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子之間斥力和引力隨分子之間距離的增大而減小可知，曲線Ⅲ為分子斥力或引力隨分子之間距離r變化的圖像。D正確。2.[分子勢能的理解]甲分子固定在坐標原點O，只在兩分子間的作用力作用下，乙分子沿x軸方向運動，兩分子間的分子勢能Ep與兩分子間距離x的變化關(guān)系如圖所示，設(shè)乙分子在移動過程中所具有的總能量為0，則下列說法正確的是（）A.乙分子在P點時加速度最大B.乙分子在Q點時分子勢能最小C.乙分子在Q點時處于平衡狀態(tài)D.乙分子在P點時動能最大解析：D由題圖可知，乙分子在P點時分子勢能最小，此時乙分子受力平衡，甲、乙兩分子間引力和斥力相等，乙分子所受合力為0，加速度為0，選項A錯誤；乙分子在Q點時分子勢能為0，大于乙分子在P點時的分子勢能，選項B錯誤；乙分子在Q點時與甲分子間的距離小于平衡距離，分子引力小于分子斥力，合力表現(xiàn)為斥力，所以乙分子在Q點所受合力不為0，故不處于平衡狀態(tài)，選項C錯誤；乙分子在P點時，其分子勢能最小，由能量守恒可知此時乙分子動能最大，選項D正確。3.[對內(nèi)能的理解]關(guān)于分子動理論和物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（）A.某種物體的溫度為0℃，說明該物體中分子的平均動能為零B.當分子間的距離增大時，分子間的引力和斥力都增大但引力增大得更快，所以分子力表現(xiàn)為引力C.懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了花粉分子的熱運動D.物體的溫度升高時，分子的平均動能一定增大，但內(nèi)能不一定增大解析：D某種物體的溫度為0℃，物體中分子的平均動能不為零，分子做永不停息的無規(guī)則熱運動，溫度是分子平均動能的標志，故A錯誤；當分子間的距離增大時，分子間的引力和斥力都減小，但斥力減小得更快，所以分子力表現(xiàn)為引力，故B錯誤；花粉是由花粉顆粒組成的，布朗運動是花粉顆粒的運動，不是花粉分子的熱運動，是液體分子的熱運動的反映，故C錯誤；溫度從微觀角度表示了大量分子無規(guī)則運動的劇烈程度，物體溫度升高時，速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多，分子的平均動能一定增大，但內(nèi)能不一定增大，故D正確。1.分子力與分子勢能的比較分子力F分子勢能Ep圖像隨分子間距離的變化情況r＜r0F隨r增大而減小，表現(xiàn)為斥力r增大，F(xiàn)做正功，Ep減小r＞r0r增大，F(xiàn)先增大后減小，表現(xiàn)為引力r增大，F(xiàn)做負功，Ep增大r＝r0F引＝F斥，F(xiàn)＝0Ep最小，但不為零r＞10r0引力和斥力都很微弱，F(xiàn)＝0Ep＝02.分子動能、分子勢能、內(nèi)能、機械能的比較能量分子動能分子勢能內(nèi)能機械能定義分子無規(guī)則運動的動能由分子間相對位置決定的勢能所有分子的熱運動動能和分子勢能的總和物體的動能、重力勢能和彈性勢能的總和決定因素溫度（決定分子平均動能）分子間距溫度、體積、物質(zhì)的量跟宏觀運動狀態(tài)、參考系和零勢能點的選取有關(guān)備注溫度、內(nèi)能等物理量只對大量分子才有意義，對單個或少量分子沒有實際意義1.（2023·江蘇連云港高三開學考試）下列現(xiàn)象中不能說明分子間存在分子力的是（）A.空氣容易被壓縮 B.露珠呈現(xiàn)球形C.鋼繩不易被拉斷 D.水不容易壓縮解析：A空氣容易壓縮是因為分子間距大，而不是因為分子間的作用力，不能說明分子間存在作用力，故A正確；露珠呈現(xiàn)球形，是由于液體表面張力，能說明分子間存在作用力，故B錯誤；鋼繩不易被拉斷，能說明分子間有引力，故C錯誤；水不容易壓縮是因為分子間距小，輕微壓縮都使分子力表現(xiàn)為斥力，能說明分子間存在作用力，故D錯誤。2.PM2.5是指空氣中直徑等于或小于2.5微米的懸浮顆粒物，其飄浮在空中做無規(guī)則運動，很難自然沉降到地面，吸入后對人體形成危害。礦物燃料燃燒的排放是形成PM2.5的主要原因。下列關(guān)于PM2.5的說法中正確的是（）A.PM2.5的尺寸與空氣中氧分子尺寸的數(shù)量級相當B.PM2.5在空氣中的運動不屬于布朗運動C.溫度越低，PM2.5運動越劇烈D.倡導低碳生活，減少煤和石油等燃料的使用能有效減小PM2.5在空氣中的濃度解析：DPM2.5的直徑等于或小于2.5微米，而空氣中氧分子尺寸的數(shù)量級為10－10m，故兩者大小不相當，選項A錯誤；PM2.5在空氣中的運動屬于布朗運動，選項B錯誤；溫度越高，PM2.5運動越劇烈，選項C錯誤；倡導低碳生活，減少煤和石油等燃料的使用能有效減小PM2.5在空氣中的濃度，選項D正確。3.如圖所示，讓一個分子A不動，另一個分子B從無窮遠處逐漸靠近A。設(shè)兩個分子相距無窮遠，它們的分子勢能為0；B分子運動到距A為r0時，分子間作用力為零。在這個過程中（）A.分子B受力的方向與運動方向相同時，分子勢能減小B.分子間距離減小到r0的過程中，分子間的作用力增大C.分子之間的引力達到最大時，分子勢能最小D.分子勢能為零時，分子間的作用力一定為零解析：AB分子由無窮遠靠近A分子，直至兩分子間距為r0，這個過程中，分子力表現(xiàn)為引力，與運動方向相同，引力做正功，分子勢能減小，A正確；分子間距離減小到r0的過程中，分子間的相互作用力先增大后減小，B錯誤；分子間的距離等于r0時，分子力為零，此時分子勢能最小，C錯誤；分子勢能最小時，分子間的作用力一定為零，而分子勢能最小值不一定為零，D錯誤。4.分子力F隨分子間距離r的變化如圖所示，將兩分子從相距r＝r2處釋放，僅考慮這兩個分子間的作用，從r＝r2到r＝r1（）A.分子間的引力先增大后減小B.分子間的斥力先減小后增大C.分子力的大小先減小后增大D.分子勢能先減小后增大解析：D兩分子間距從r2減小到r1的過程中，分子間的引力和斥力均變大，選項A、B錯誤；分子力先表現(xiàn)為引力，先增加后減小，后表現(xiàn)為斥力逐漸變大，選項C錯誤；分子力先做正功，后做負功，分子勢能先減小后增加，選項D正確。5.關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（）A.相同質(zhì)量的兩種物質(zhì)，升高相同的溫度，內(nèi)能的增加量一定相同B.物體的內(nèi)能改變時溫度也一定改變C.內(nèi)能與物體的溫度有關(guān)，所以0℃的物體內(nèi)能為零D.分子數(shù)和溫度相同的物體不一定具有相同的內(nèi)能解析：D相同質(zhì)量的同種物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量相同，相同質(zhì)量的不同種物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量不同，故A錯誤；物體內(nèi)能改變時溫度不一定改變，比如零攝氏度的冰融化為零攝氏度的水，內(nèi)能增加，故B錯誤；分子在永不停息地做無規(guī)則運動，可知任何物體在任何狀態(tài)下都有內(nèi)能，故C錯誤；物體的內(nèi)能與分子數(shù)、物體的溫度和體積三個因素有關(guān)，分子數(shù)和溫度相同的物體不一定有相同的內(nèi)能，故D正確。6.小張在顯微鏡下觀察水中懸浮的細微粉筆末的運動從A點開始，他把小顆粒每隔20s的位置記錄在坐標紙上，依次得到B、C、D等這些點，把這些點連線形成如圖所示折線圖，則關(guān)于該粉筆末的運動，下列說法不正確的是（）A.該折線圖是粉筆末的運動軌跡B.粉筆末的無規(guī)則運動反映了水分子的無規(guī)則運動C.粉筆末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度D.若改變水的溫度，再記錄一張圖，則僅從圖上不能確定記錄哪一張圖時的溫度高解析：A該折線圖不是粉筆末的實際運動軌跡，分子運動是無規(guī)則的，故A錯誤；粉筆末受到水分子的碰撞，做無規(guī)則運動，所以粉筆末的無規(guī)則運動反映了水分子的無規(guī)則運動，故B正確；任意兩點之間的時間間隔是相等的，位移越大，則平均速度就越大，所以粉筆末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度，故C正確；由于運動的無規(guī)則性，所以我們無法僅從圖上就確定哪一張圖的溫度高，故D正確。7.（2023·江蘇揚州模擬預(yù)測）快遞公司用充氣的塑料袋包裹物品，一個塑料袋內(nèi)氣體在標準狀況下體積為448mL，已知氣體在標準狀態(tài)下的摩爾體積V0＝22.4L/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1，則塑料袋內(nèi)氣體分子數(shù)為（）A.1.2×1021個 B.1.2×1022個C.1.2×1023個 D.1.2×1024個解析：B由題意可知，塑料袋內(nèi)氣體的物質(zhì)的量為n＝VV0，包含分子數(shù)為N＝nNA，聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可解得N＝1.2×1022，A、C、D錯誤，B8.（2023·江蘇無錫調(diào)研）運用分子動理論的相關(guān)知識，判斷下列說法正確的是（）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.某氣體的摩爾體積為V，每個分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝VC.陽光從縫隙射入教室，從陽光中看到的塵埃運動是布朗運動D.生產(chǎn)半導體器件時需要在純凈的半導體材料中摻入其他元素，這可以在高溫條件下利用分子的擴散來完成解析：D氣體分子單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)的分子數(shù)及溫度有關(guān)，還與分子平均速率有關(guān)，選項A錯誤；由于分子的無規(guī)則運動，氣體的體積可以占據(jù)很大的空間，故不能用摩爾體積除以分子體積得到阿伏加德羅常數(shù)，選項B錯誤；做布朗運動的微粒非常小，肉眼是看不到的，陽光從縫隙射入教室，從陽光中看到的塵埃運動是機械運動，不是布朗運動，選項C錯誤；擴散可以在固體中進行，生產(chǎn)半導體器件時需要在純凈的半導體材料中摻入其他元素，這可以在高溫條件下利用分子的擴散來完成，選項D正確。9.如圖所示，將甲分子固定于坐標原點O處，乙分子放置于r軸上距離O點很遠的r4處，r1、r2、r3為r軸上的三個特殊的位置，甲、乙兩分子間的作用力F和分子勢能Ep隨兩分子間距離r的變化關(guān)系分別如圖中兩條曲線所示，設(shè)兩分子間距離很遠時，Ep＝0?，F(xiàn)把乙分子從r4處由靜止釋放，下列說法中正確的是（）A.虛線為F－r圖線、實線為Ep－r圖線B.當分子間距離r＜r2時，甲、乙兩分子間只有斥力，且斥力隨r減小而增大C.乙分子從r4到r2做加速度先增大后減小的加速運動，從r2到r1做加速度增大的減速運動D.乙分子從r4到r2的過程中，分子勢能先增大后減小，在r1位置時分子勢能最小解析：C由于分子間的距離等于平衡位置的距離時，分子勢能最小，所以虛線為分子勢能圖線（Ep－r圖線），實線為分子間作用力圖線（F－r圖線），選項A錯誤；由于分子是由帶正電荷的原子核和帶負電荷的電子組成的，所以無論兩個分子之間的距離多大，分子之間既存在斥力，又存在引力，選項B錯誤；乙分子從r4到r2所受的分子力（表現(xiàn)為引力）先增大后減小，根據(jù)牛頓第二定律，乙分子做加速度先增大后減小的加速運動，乙分子從r2到r1所受的分子力（表現(xiàn)為斥力）一直增大，根據(jù)牛頓第二定律，乙分子做加速度增大的減速運動，選項C正確；根據(jù)分子勢能圖線可知，乙分子從r4到r1的過程中，分子勢能先減小后增大，在r2位置時分子勢能最小，選項D錯誤。10.如圖，用溫度計測量質(zhì)量已知的甲、乙、丙三杯水的溫度，根據(jù)測量結(jié)果可以知道（）A.甲杯中水的內(nèi)能最多B.甲、乙杯中水的內(nèi)能一樣多C.丙杯中水分子的平均動能最大D.甲杯中水分子的平均動能小于乙杯中水分子的平均動能解析：C甲杯中水的質(zhì)量最小，溫度和乙杯中的相同且小于丙杯中的，故甲杯中水的內(nèi)能最小，A、B錯誤；丙杯中水的溫度最高，水分子的平均動能最大，C正確；甲、乙杯中水的溫度相同，水分子的平均動能相同，D錯誤。11.空調(diào)在制冷過程中，室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器（銅管）液化成水，經(jīng)排水管排走，空氣中水分越來越少，人會感覺干燥。某空調(diào)工作一段時間后，排出液化水的體積V＝1.0×103cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩爾質(zhì)量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1。試求：（結(jié)果均保留一位有效數(shù)字）（1）該液化水中含有水分子的總數(shù)N；（2）一個水分子的直徑d。解析：（1）水的摩爾體積為Vmol＝Mρ＝1.8×10-21.0×103m3/mol＝1水分子數(shù)N＝VNAVmol＝1.0×103（2）建立水分子的球體模型有VmolNA＝16可得水分子直徑d＝36VmolπNA＝36×1.8×10-答案：（1）3×1025個（2）4×10－10m12.已知氧氣分子的質(zhì)量m＝5.3×10－26kg，標準狀況下氧氣的密度ρ＝1.43kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol－1，求：（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（1）氧氣的摩爾質(zhì)量；（2）標準狀況下氧氣分子間的平均距離；（3）標準狀況下1cm3的氧氣中含有的氧氣分子數(shù)。解析：（1）根據(jù)公式，氧氣的摩爾質(zhì)量為M＝NAm＝6.02×1023×5.3×10－26kg/mol≈3.2×10－2kg/mol。（2）根據(jù)公式，可得標準狀況下氧氣的摩爾體積V＝M所以每個氧氣分子所占空間體積V0＝VNA而每個氧氣分子占有的體積可以看成是棱長為a的立方體，即V0＝a3則a3＝M故a＝3MρNA＝33.2×10-21.43×6（3）1cm3氧氣的質(zhì)量為m'＝ρV'＝1.43×1×10－6kg＝1.43×10－6kg則1cm3氧氣中含有的氧氣分子個數(shù)N＝m'm＝1.43×10-65.3×1答案：（1）3.2×10－2kg/mol（2）3.3×10－9m（3）2.7×1019個第2節(jié)固體、液體和氣體一、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，非晶體沒有確定的熔點。（3）有些晶體沿不同方向的導熱或?qū)щ娦阅懿煌?，有些晶體沿不同方向的光學性質(zhì)不同，這類現(xiàn)象稱為各向異性。非晶體和多晶體在各個方向的物理性質(zhì)都是一樣的，這叫作各向同性。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，所以叫作液體的表面張力。（2）毛細現(xiàn)象：指浸潤液體在細管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細管中下降的現(xiàn)象，毛細管越細，毛細現(xiàn)象越明顯。3.液晶（1）具有液體的流動性。（2）具有晶體的光學各向異性。（3）從某一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。二、氣體1.氣體壓強（1）產(chǎn)生的原因由于大量氣體分子無規(guī)則運動而碰撞器壁，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作氣體的壓強。（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能和分子的密集程度。2.理想氣體（1）從宏觀上來講，理想氣體是指在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體，實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體。（2）從微觀上來講，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.氣體實驗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，壓強與熱力學溫度成正比一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積與熱力學溫度成正比表達式p1V1＝p2V2p1T1＝p2V1T1＝V2圖像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：p1V1T1＝p5.對氣體實驗定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能是一定的。在這種情況下，體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強就增大。這就是玻意耳定律的微觀解釋。一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變。在這種情況下，溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強就增大。這就是查理定律的微觀解釋。一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大；只有氣體的體積同時增大，使分子的密集程度減小，才能保持壓強不變。這就是蓋—呂薩克定律的微觀解釋。下雪了，晶瑩的雪花像輕盈的玉蝴蝶在翩翩起舞，雪花的形狀如圖所示。（1）一片雪花大約由1000個水分子組成。（×）（2）雪花具有各向異性。（×）（3）雪花飛舞時，說明分子在做無規(guī)則運動。（×）（4）沒有兩片雪花是相同的，因此雪花不屬于晶體。（×）（5）雪花是水蒸氣凝華時形成的晶體。（√）考點一固體、液體的性質(zhì)氣體分子動理論[素養(yǎng)自修類]1.[固體的性質(zhì)]（2023·江蘇省昆山中學一模）2020年，“嫦娥五號”探測器勝利完成月球采樣任務(wù)并返回地球。探測器上裝有用石英制成的傳感器，其受壓時表面會產(chǎn)生大小相等、符號相反的電荷“壓電效應(yīng)”。如圖所示，石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著。石英晶體（）A.沒有確定的熔點B.具有各向同性的壓電效應(yīng)C.沒有確定的幾何形狀D.是單晶體解析：D晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點，石英是單晶體，有確定的熔點，有確定的幾何形狀，A、C錯誤，D正確；沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著，其他方向不明顯，故具有各向異性的壓電效應(yīng)，B錯誤。2.[液體的性質(zhì)]（2023·江蘇南京二模）“擠毛巾”和“液橋”都是國際空間站展示的有趣實驗。宇航員先將干毛巾一端沾水后能使得整個毛巾完全浸濕，然后再用雙手試圖擰干，只見毛巾被擠出的水像一層果凍一樣緊緊地吸附在毛巾的外表面，宇航員的手也粘有一層厚厚的水。2022年3月23日，我國宇航員王亞平在空間站做了“液橋?qū)嶒灐保鐖D所示。關(guān)于這兩個現(xiàn)象的描述不正確的是（）A.在地球上將濕毛巾能“擰干”是因為水不能浸潤毛巾B.干毛巾沾水變得完全浸濕是毛細現(xiàn)象C.水對宇航員的手和液橋板都是浸潤的D.“液橋”實驗裝置脫手后兩液橋板最終合在一起，這是水的表面張力在起作用解析：A水能浸潤毛巾，在地球上將濕毛巾能“擰干”是因為重力的作用，故A錯誤；水是可以浸潤毛巾的，毛巾中有很多的小縫隙，就相當于有很多的玻璃管，水會往毛巾縫隙擴散，干毛巾沾水變得完全浸濕是毛細現(xiàn)象，故B正確；浸潤指液體與固體發(fā)生接觸時，液體附著在固體表面或滲透到固體內(nèi)部的現(xiàn)象，此時對該固體而言，該液體叫作浸潤液體，水對宇航員的手和液橋板都是浸潤的，故C正確；“液橋”實驗裝置脫手后兩液橋板最終合在一起，這是水的表面張力在起作用，故D正確。3.[液晶的特點]關(guān)于液晶，下列說法中正確的是（）A.液晶是液體和晶體的混合物B.液晶的光學性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性C.電子手表中的液晶在外加電壓的影響下，能夠發(fā)光D.所有物質(zhì)都具有液晶態(tài)解析：B液晶并不是指液體和晶體的混合物，是一種特殊的物質(zhì)，液晶像液體一樣具有流動性，液晶的光學性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性，故A錯誤，B正確；當液晶通電時導通，排列變得有秩序，使光線容易通過，不通電時排列混亂，阻止光線通過，所以液晶的光學性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化，液晶并不發(fā)光，故C錯誤；不是所有的物質(zhì)都有液晶態(tài)，故D錯誤。4.[氣體分子的運動特點]（2023·江蘇鹽城月考）如圖所示，測量分子速率分布的裝置示意圖。圓筒繞其中心勻速轉(zhuǎn)動，側(cè)面開有狹縫N，內(nèi)側(cè)貼有記錄薄膜，M為正對狹縫的位置。從原子爐R中射出的銀原子蒸氣穿過屏上S縫后進入狹縫N，在圓筒轉(zhuǎn)動半個周期的時間內(nèi)相繼到達并沉積在薄膜上，展開的薄膜上銀原子的分布最接近圖中的（）解析：C根據(jù)氣體分子速率分布規(guī)律可知速率很大和速率很小的分子比例較小，而速率中等的分子比例較大。根據(jù)圓筒轉(zhuǎn)動的情況可知，速率越大的銀原子所到達的位置越靠近M，速率越小的銀原子所到達的位置越靠近N，速率中等的銀原子所到達的位置分布在Q點附近，所以M和N附近銀原子分布較少，Q點附近銀原子分布較多，故選C。1.晶體和非晶體的理解（1）凡是具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。（2）凡是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體。（3）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。（4）晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。2.液體表面張力的理解形成原因表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力表面特性表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形的表面積最小典型現(xiàn)象球形液滴、肥皂泡、漣波、毛細現(xiàn)象、浸潤和不浸潤3.氣體分子動理論（1）氣體分子間的作用力：氣體分子之間的距離遠大于分子直徑，氣體分子之間的作用力十分微弱，可以忽略不計，氣體分子間除碰撞外無相互作用力。（2）氣體分子的速率分布：表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律。（3）氣體分子的運動方向：氣體分子的運動是雜亂無章的，但向各個方向運動的機會均等。（4）氣體分子的運動與溫度的關(guān)系：溫度一定時，某種氣體分子的速率分布是確定的，速率的平均值也是確定的，溫度升高，氣體分子的平均速率增大，但不是每個分子的速率都增大?？键c二氣體壓強的產(chǎn)生與計算[多維探究類]1.平衡狀態(tài)下封閉氣體壓強的求法力平衡法選取與氣體接觸的液柱（或活塞）為研究對象進行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力平衡方程，求得氣體的壓強等壓面法在連通器中，同一種液體（中間不間斷）同一深度處壓強相等。液體內(nèi)深h處的總壓強p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強液片法選取假想的液體薄片（自身重力不計）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)壓強相等的方程，求得氣體的壓強2.加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法選取與氣體接觸的液柱（或活塞）為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解。考法一活塞封閉氣體壓強的計算【典例1】如圖甲、乙所示兩個汽缸的質(zhì)量均為M，內(nèi)部橫截面積均為S，兩個活塞的質(zhì)量均為m，圖甲中的汽缸靜止在水平面上，圖乙中的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。兩個汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的氣體A、B，大氣壓強為p0，重力加速度為g，求封閉氣體A、B的壓強各多大？解析題圖甲中選活塞為研究對象，受力分析如圖（a）所示，由平衡條件知pAS＝p0S＋mg，解得pA＝p0＋mg題圖乙中選汽缸為研究對象，受力分析如圖（b）所示，由平衡條件知p0S＝pBS＋Mg，解得pB＝p0－MgS答案p0＋mgSp0－考法二液柱封閉氣體壓強的計算【典例2】若已知大氣壓強為p0，圖中各裝置均處于靜止狀態(tài)，液體密度均為ρ，重力加速度為g，求各被封閉氣體的壓強。解析在題圖甲中，以高為h的液柱為研究對象，由平衡條件知p甲S＋ρghS＝p0S所以p甲＝p0－ρgh在題圖乙中，以B液面為研究對象，由平衡條件知（pA＋ρgh）S＝p0S所以p乙＝pA＝p0－ρgh在題圖丙中，以B液面為研究對象，由平衡條件有pA'S＋ρghsin60°·S＝p0S所以p丙＝pA'＝p0－32在題圖丁中，以液面A為研究對象，由平衡條件得p丁S＝（p0＋ρgh1）S所以p?。絧0＋ρgh1。答案甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－32ρgh?。簆0＋ρgh考點三氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用[多維探究類]1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律的關(guān)系p1V適用條件：一定質(zhì)量的某種理想氣體。2.解決問題的基本思路考法一“汽缸”類問題【典例3】如圖所示，質(zhì)量m1＝20kg、高h＝1.1m的導熱圓柱形汽缸內(nèi)，有一質(zhì)量m2＝10kg、面積S＝1×10－2m2的光滑活塞，通過輕繩懸掛在天花板上，缸內(nèi)封住了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞恰好在距缸底h2處，整個裝置均處于靜止狀態(tài)。已知外界大氣壓強p0＝1×105Pa，取重力加速度大小g＝10m/s2，環(huán)境的熱力學溫度恒為300K（1）求活塞平衡時與缸底的距離；（2）若對缸內(nèi)氣體緩慢加熱，使活塞恰好能到達汽缸頂部，求此時缸內(nèi)氣體的熱力學溫度。解析（1）汽缸懸掛時，對汽缸有p1S＋m1g＝p0S汽缸放在水平地面上時，對活塞有p2S＝m2g＋p0S該過程氣體做等溫變化，有p1h2S＝p2hx解得hx＝0.4m。（2）對缸內(nèi)氣體加熱，氣體做等壓變化，則有hxST1＝hST2，解得T答案（1）0.4m（2）825K｜解題技法｜解決汽缸類問題的一般思路（1）弄清題意，確定研究對象。一般研究對象分兩類：一類是熱學研究對象（一定質(zhì)量的理想氣體）；另一類是力學研究對象（汽缸、活塞或某系統(tǒng)）。（2）分析物理過程，分析初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依據(jù)氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程列出方程；對力學研究對象要正確地進行受力分析，依據(jù)力學規(guī)律列出方程。（3）注意挖掘題目中的隱含條件，如幾何關(guān)系、體積關(guān)系等，列出輔助方程。（4）多個方程聯(lián)立求解。對求解的結(jié)果注意分析它們的合理性?？挤ǘ耙后w”類問題【典例4】如圖，兩側(cè)粗細均勻、橫截面積相等、高度均為H＝18cm的U型管，左管上端封閉，右管上端開口。右管中有高h0＝4cm的水銀柱，水銀柱上表面離管口的距離l＝12cm。管底水平段的體積可忽略。環(huán)境溫度T1＝283K，大氣壓強p0＝76cmHg。（1）現(xiàn)從右側(cè)端口緩慢注入水銀（與原水銀柱之間無氣隙），恰好使水銀柱下端到達右管底部。此時水銀柱的高度為多少？（2）再將左管中密封氣體緩慢加熱，使水銀柱上表面恰與右管口平齊，此時密封氣體的溫度為多少？解析（1）設(shè)密封氣體初始體積為V1，壓強為p1，左、右管的截面積均為S，密封氣體先經(jīng)等溫壓縮過程體積變?yōu)閂2，壓強變?yōu)閜2。由玻意耳定律有p1V1＝p2V2，①設(shè)注入水銀后水銀柱高度為h，水銀的密度為ρ，按題設(shè)條件有p1＝p0＋ρgh0②p2＝p0＋ρgh③V1＝（2H－l－h(huán)0）S，V2＝HS④聯(lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得h＝12.9cm。⑤（2）密封氣體再經(jīng)等壓膨脹過程體積變?yōu)閂3，溫度變?yōu)門2，由蓋—呂薩克定律有V2T1按題設(shè)條件有V3＝（2H－h(huán)）S⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式并代入題給數(shù)據(jù)得T2＝363K。答案（1）12.9cm（2）363K｜解題技法｜解答液柱類問題的幾個注意事項解答液柱類問題的關(guān)鍵是封閉氣體壓強的計算，而求液柱封閉的氣體壓強時，一般以液柱為研究對象分析受力、列平衡方程，要注意：（1）液體因重力產(chǎn)生的壓強大小為p＝ρgh（其中h為液柱的豎直高度）；（2）不要漏掉大氣壓強；（3）有時可直接應(yīng)用連通器原理——連通器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強相等；（4）當液體為水銀時，可靈活應(yīng)用壓強單位“cmHg”等，使計算過程簡捷?？挤ㄈP(guān)聯(lián)氣體問題【典例5】（2022·河北高考）水平放置的氣體阻尼器模型截面如圖所示，汽缸中間有一固定隔板，將汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的某種理想氣體分為兩部分，“H”型連桿活塞的剛性連桿從隔板中央圓孔穿過，連桿與隔板之間密封良好。設(shè)汽缸內(nèi)、外壓強均為大氣壓強p0?；钊娣e為S，隔板兩側(cè)氣體體積均為SL0，各接觸面光滑。連桿的截面積忽略不計。現(xiàn)將整個裝置緩慢旋轉(zhuǎn)至豎直方向，穩(wěn)定后，上部氣體的體積為原來的12（1）此時上、下部分氣體的壓強；（2）“H”型連桿活塞的質(zhì)量（重力加速度大小為g）。解析（1）旋轉(zhuǎn)前后，上部分氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意爾定律可知p0·SL0＝p1·12SL解得旋轉(zhuǎn)后上部分氣體壓強為p1＝2p0旋轉(zhuǎn)前后，下部分氣體發(fā)生等溫變化，下部分氣體體積增大為12SL0＋SL0＝32SL0，則p0·SL0＝p2·3解得旋轉(zhuǎn)后下部分氣體壓強為p2＝23p0（2）對“H”型連桿活塞整體受力分析，活塞的重力mg豎直向下，上部分氣體對活塞的作用力豎直向上，下部分氣體對活塞的作用力豎直向下，大氣壓力上下部分抵消，根據(jù)平衡條件可知p1S＝mg＋p2S解得活塞的質(zhì)量為m＝4p答案（1）2p023p0（2）｜解題技法｜關(guān)聯(lián)氣體問題的處理技巧對各部分氣體要獨立進行狀態(tài)分析，要確定每個研究對象的狀態(tài)變化的特點，分別應(yīng)用相應(yīng)的實驗定律，并充分應(yīng)用各研究對象之間的壓強、體積、溫度等量的有效關(guān)聯(lián)；若活塞可自由移動，一般要根據(jù)活塞的平衡條件確定兩部分氣體的壓強關(guān)系。考點四氣體狀態(tài)變化的圖像問題[互動共研類]氣體圖像的比較##等溫變化#等容變化#等壓變化圖像p－V圖像p－1Vp－T圖像V－T圖像特點pV＝CT（其中C為恒量），即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠p＝CT1V，斜率k＝CTp＝CVT，斜率k＝CV＝CpT，斜率k＝C注意：上表中各個常量“C”的意義有所不同。（可以根據(jù)克拉伯龍方程pV＝nRT確定各個常量“C”的意義）【典例6】一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了溫度緩慢升高的變化，如圖所示，p－T和V－T圖像各記錄了其部分變化過程，試求：（1）溫度600K時氣體的壓強；（2）在p－T圖像上將溫度從400K升高到600K的變化過程補充完整。解析（1）已知p1＝1.0×105Pa，V1＝2.5m3，T1＝400K，V2＝3m3，T2＝600K，由理想氣體狀態(tài)方程有p1V解得p2＝p1V1T2T1V2＝（2）氣體從T1＝400K升高到T3＝500K，經(jīng)歷了等容變化，由查理定律：p1T1＝p3T3，得氣體壓強p3＝1.氣體從T3＝500K變化到T2＝600K，經(jīng)歷了等壓變化，畫出兩段直線如圖。答案（1）1.25×105Pa（2）見解析圖｜規(guī)律方法｜氣體狀態(tài)變化圖像的分析方法（1）明確點、線的物理意義：圖像上的點表示一定質(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）明確圖像斜率的物理意義：在V－T圖像（p－T圖像）中，比較兩個狀態(tài)的壓強（或體積）大小，可以比較這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強（或體積）越小；斜率越小，壓強（或體積）越大。（3）明確圖像面積的物理意義：在p－V圖像中，p－V圖線與V軸所圍面積表示氣體對外界或外界對氣體所做的功。1.[p－V圖像的理解及應(yīng)用]如圖所示，一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B再變到狀態(tài)C的過程，A、C兩點在同一條雙曲線上，則此變化過程中（）A.從A到B的過程溫度升高B.從B到C的過程溫度升高C.從A到C的過程溫度先降低再升高D.A點的溫度高于C點的溫度解析：A從A到B發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋—呂薩克定律，體積與熱力學溫度成正比，體積增大，溫度升高，故從A到B過程溫度升高，A正確；從B到C過程發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律，壓強與熱力學溫度成正比，壓強減小，溫度降低，故從B到C過程溫度下降，B錯誤；由A、B分析知，從A到C過程溫度先升高后降低，C錯誤；A、C兩點在同一條雙曲線上，可知，圖中虛線是等溫線，A、C兩點溫度相等，D錯誤。2.[p－T圖像的理解及應(yīng)用]如圖所示，一汽缸固定在水平地面上，用重力不計的活塞封閉著一定質(zhì)量的氣體。已知汽缸不漏氣，活塞移動過程中與汽缸內(nèi)壁無摩擦。初始時，外界大氣壓強為p0，活塞緊壓小擋板。現(xiàn)緩慢升高汽缸內(nèi)氣體的溫度，則下列圖中能反映汽缸內(nèi)氣體的壓強p隨熱力學溫度T變化的圖像是（）解析：B當緩慢升高汽缸內(nèi)氣體溫度時，開始一段時間氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律可知，缸內(nèi)氣體的壓強p與汽缸內(nèi)氣體的熱力學溫度T成正比，在p－T圖像中，圖線是過原點的傾斜直線；當活塞開始離開小擋板時，缸內(nèi)氣體的壓強等于外界的大氣壓，氣體發(fā)生等壓膨脹，在p－T圖像中，圖線是平行于T軸的直線，B正確。3.[V－T圖像的理解及應(yīng)用]如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，從圖示A狀態(tài)開始，經(jīng)歷了B、C狀態(tài)，最后到D狀態(tài)，下列判斷正確的是（）A.A→B過程溫度升高，壓強變大B.B→C過程體積不變，壓強變小C.B→C過程體積不變，壓強不變D.C→D過程溫度不變，壓強變小解析：B由題圖可知，在A→B的過程中，氣體溫度升高，體積變大，且體積與溫度成正比，由pVT＝C可知，氣體壓強不變，故選項A錯誤；在B→C的過程中，體積不變，而溫度降低，由pVT＝C可知，氣體壓強變小，故選項B正確，C錯誤；在C→D的過程中，氣體溫度不變，體積變小，由pVT＝C可知，氣體壓強變大，故選項“融會貫通”歸納好理想氣體的四類“變質(zhì)量”問題氣體實驗定律及理想氣體狀態(tài)方程的適用對象都是一定質(zhì)量的理想氣體，但在實際問題中，常遇到氣體的變質(zhì)量問題；氣體的變質(zhì)量問題，可以通過巧妙地選擇合適的研究對象，把“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”的問題，從而可以利用氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程求解，常見以下四種類型。類型一充氣問題在充氣時，以充進容器內(nèi)的氣體和容器內(nèi)的原有氣體為研究對象時，這些氣體的質(zhì)量是不變的。這樣，可將“變質(zhì)量”的問題轉(zhuǎn)化成“定質(zhì)量”問題?！镜淅?】（2023·江蘇海安市南莫中學高三開學考試）如圖所示是防疫期間用來噴灑消毒液的小型壓縮噴霧器。其貯液筒A的容積為7.5L，現(xiàn)裝入6L的藥液。關(guān)閉閥門K，用打氣筒B每次打入1×105Pa的空氣300cm3。設(shè)下列過程中溫度都保持不變。（p0＝1.0×105Pa）（1）打氣筒B按壓20次，求藥液上方氣體的壓強p1；（2）打氣筒B按壓20次后打開K噴射藥液，當儲液桶中藥液上方氣體的壓強p2＝1.5×105Pa時，貯液筒內(nèi)還剩余藥液的體積V。（細小噴射管中的體積可以忽略）解析（1）選貯液筒內(nèi)原有氣體和打入的氣體為研究對象，由玻意耳定律得p0V0＝p1V1，得p1＝p0V0V1＝1×105×(7（2）選所有氣體為研究對象，由玻意耳定律得p2V2＝p1V1，得V2＝p1V1p2＝5×105×(7.5-6)1.5×105L＝5L，則貯液筒內(nèi)還剩余藥液的體積V＝7.5L答案（1）5×105Pa（2）2.5L類型二抽氣問題在對容器抽氣的過程中，對每一次抽氣而言，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，解決該類變質(zhì)量問題的方法與充氣（打氣）問題類似：假設(shè)把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中，即用等效法把“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”的問題。【典例2】（2023·江蘇如皋模擬）新冠疫情期間，武漢市醫(yī)療物資緊缺，全國各地紛紛支援，其中北方某地支援武漢大批鋼瓶氧氣。每瓶鋼瓶的容積為V0＝60L，在北方測得氧氣壓強為p＝5×106Pa，溫度為t＝7℃。長途運輸?shù)结t(yī)院后，溫度升到t'＝27℃，經(jīng)質(zhì)量測量發(fā)現(xiàn)漏氣2%。實際使用過程中，先用如圖所示的活塞式抽氣筒與氧氣瓶連通緩慢抽氣，再充到真空小鋼瓶中，然后供病人使用。（不考慮抽氣分裝過程中的漏氣和溫度變化，0℃對應(yīng)的熱力學溫度為273K）（1）氧氣瓶運到醫(yī)院后氧氣的壓強為多少？（2）若活塞式抽氣筒第一次抽氣時，抽出氧氣體積為ΔV＝10L，為了使第二次抽出氧氣的質(zhì)量與第一次相同，第二次抽氣時，抽氣筒內(nèi)氧氣體積應(yīng)為多少？解析（1）選擇氧氣瓶到醫(yī)院后剩余氣體為研究對象，這部分氣體在北方時的體積為V0（1－2%），根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得pV0×(1-2%)T1＝p'V0（2）第一次抽氣，根據(jù)玻意耳定律可得p'V0＝p1（V0＋ΔV），第二次抽氣，根據(jù)玻意耳定律可得p1V0＝p2（V0＋ΔV'），理想氣體狀態(tài)方程為pV＝mMRT，兩次抽出氣體的質(zhì)量相同，則pV乘積相等，滿足p1ΔV＝p2ΔV'，代入數(shù)據(jù)解得ΔV'＝12L答案（1）5.25×106Pa（2）12L類型三氣體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作為一個整體來進行研究，即可將“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問題。【典例3】某容積為20L的氧氣瓶裝有30atm的氧氣，現(xiàn)把氧氣分裝到容積為5L的小鋼瓶中，使每個小鋼瓶中氧氣的壓強為5atm，若每個小鋼瓶中原有氧氣壓強為1atm，問能分裝多少瓶？（設(shè)分裝過程中無漏氣，且溫度不變）解析設(shè)最多能分裝n個小鋼瓶，并選取氧氣瓶中的氧氣和n個小鋼瓶中的氧氣整體為研究對象。因為分裝過程中溫度不變，故遵循玻意耳定律。分裝前整體的狀態(tài)：p1＝30atm，V1＝20L；p2＝1atm，V2＝5nL分裝后整體的狀態(tài)：p1'＝5atm，V1'＝20L；p2'＝5atm，V2'＝5nL根據(jù)玻意耳定律，有p1V1＋p2V2＝p1'V1'＋p2'V2'代入數(shù)據(jù)解得n＝25（瓶）。答案25瓶類型四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，如果選容器內(nèi)剩余氣體和漏掉的氣體為研究對象，便可使“變質(zhì)量”轉(zhuǎn)化成“定質(zhì)量”問題?！镜淅?】（2023·江蘇適應(yīng)性考試）某汽車在開始行駛時，儀表顯示其中一只輪胎的氣體壓強為2.5×105Pa，溫度為27℃。已知輪胎容積為3×10－2m3，且在行駛過程中保持不變。（1）當行駛一段時間后，該輪胎的氣體壓強增加到2.7×105Pa，求此時氣體的熱力學溫度；（2）在繼續(xù)行駛的過程中氣體的溫度保持不變，由于漏氣導致氣體壓強逐漸減小到2.5×105Pa，求漏氣前后輪胎中氣體質(zhì)量的比值。解析（1）輪胎內(nèi)氣體做等容變化，由查理定律得p1T1＝p2T2，解得T2＝p2p1T1（2）設(shè)輪胎不漏氣的體積為V3，由玻意耳定律得p3V3＝p2V2，解得V3V2＝p2p3，代入數(shù)據(jù)得V答案（1）324K（2）271.（2022·江蘇高考）自主學習活動中，同學們對密閉容器中的氫氣性質(zhì)進行討論，下列說法中正確的是（）A.體積增大時，氫氣分子的密集程度保持不變B.壓強增大是因為氫氣分子之間斥力增大C.因為氫氣分子很小，所以氫氣在任何情況下均可看成理想氣體D.溫度變化時，氫氣分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化解析：D密閉容器中的氫氣質(zhì)量不變，分子個數(shù)不變，根據(jù)n＝N0V可知當體積增大時，單位體積的個數(shù)變小，分子的密集程度變小，故A錯誤；氣體壓強產(chǎn)生的原因是大量氣體分子對容器壁的持續(xù)的、無規(guī)則撞擊產(chǎn)生的，壓強增大并不是因為分子間斥力增大，故B錯誤；普通氣體在溫度不太低，壓強不太大的情況下才能看成理想氣體，故C錯誤；溫度是氣體分子平均動能的標志，大量氣體分子的速率呈現(xiàn)“中間多，兩邊少”的規(guī)律，溫度變化時，大量分子的平均速率會變化，即分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化，故D2.（2023·江蘇南京外國語學校模擬預(yù)測）用紙折一只小船靜放水面，在船尾P附近沾一點洗潔精，小船會自動加速前進一小段距離，如圖甲?，F(xiàn)將兩紙片a和b對稱靜放在水盆中的水面中心O兩側(cè)，如圖乙（）A.小船自動加速前進是因為加入洗潔精后表面張力變大了的緣故B.小船自動加速前進是因為水的表面張力做功的緣故C.若在O處滴入少量洗潔精，紙片a和b會繞O點做勻速圓周運動D.若在O處滴入少量洗潔精，紙片a和b會立即向O點運動解析：B小船自動加速前進是因為沾一點洗潔精會減小水的表面張力，與小船另一側(cè)的水面張力不一樣大，故小船會移動，表面張力做功，故A錯誤，B正確；若在O處滴入少量洗潔精，紙片a和b會向遠離O點的方向運動，故C、D錯誤。3.（2023·江蘇蘇錫常二模）某同學將一個表面潔凈、兩端開口的細直玻璃管豎直插入不同液體中，他用放大鏡觀察，能看到的情景是（）解析：C圖A中液體與玻璃管表現(xiàn)為不浸潤，即附著層內(nèi)分子間引力表現(xiàn)為引力，附著層有收縮的趨勢，液體表面張力會對管中的液體形成向下的拉力，則管內(nèi)的液面會稍微低于管外的液面高度，故A錯誤；圖B中的液體與玻璃管外部表現(xiàn)為不浸潤，而在管內(nèi)部表現(xiàn)為浸潤，這是相互矛盾的，故B錯誤；圖C中液體與玻璃管表現(xiàn)為不浸潤，即附著層內(nèi)分子間引力表現(xiàn)為引力，附著層有收縮的趨勢，液體表面張力會對管中的液體形成向下的拉力，則管內(nèi)的液面會稍微低于管外的液面高度，故C正確；圖D中的液體與玻璃管表現(xiàn)為浸潤，即附著層內(nèi)分子間引力表現(xiàn)為斥力，附著層有擴展的趨勢，此時液體表面張力會對管中的液體形成一個向上的拉力，則管內(nèi)的液面會稍微高于管外的液面高度，故D錯誤。4.（2023·江蘇蘇錫常二模）如圖甲所示，豎直放置的均勻細管上端封閉，下端開口，中間有兩段水銀柱分別封閉了兩部分氣體，用記號筆在玻璃管上A處做一標記（即圖中虛線位置）。輕彈甲圖中細管使兩段水銀柱及被封閉的兩段氣柱分別合在一起成圖乙狀，這一過程中封閉氣體和水銀均沒有從試管中漏出，且溫度不變，則合并后的水銀柱下端處于玻璃管上（）A.A處的下方B.A處的上方C.位置不變，還處于AD.無法判斷，以上都有可能解析：A把之前封閉的氣體分為上、下兩部分，上部分變化后壓強不變，溫度不變，則體積保持不變；下部分氣體壓強變小，溫度不變，由玻意耳定律知其體積變大，因此穩(wěn)定后水銀下端應(yīng)在A處的下方，故A正確，B、C、D錯誤。5.一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷ab、bc、ca三個過程回到原狀態(tài)，其p－T圖像如圖所示，下列判斷正確的是 （）A.狀態(tài)a的體積等于狀態(tài)b的體積B.狀態(tài)b的體積大于狀態(tài)c的體積C.狀態(tài)b分子的平均動能最小D.狀態(tài)c分子的平均動能最小解析：A根據(jù)p＝CVT可知，a、b在同一條等容線上，即狀態(tài)a的體積等于狀態(tài)b的體積，A正確；因b點與原點連線的斜率大于c點與原點連線的斜率，可知狀態(tài)b的體積小于狀態(tài)c的體積，B錯誤；因為a狀態(tài)對應(yīng)的溫度最低，b、c兩狀態(tài)對應(yīng)的溫度最高，可知狀態(tài)a分子的平均動能最小，狀態(tài)b、c分子的平均動能最大，C、D錯誤6.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，其p－1V圖像如圖所示，變化順序為a→b→c→d→a，圖中ab段延長線過坐標原點，cd線段與p軸垂直，da線段與1V軸垂直。則（A.a→b，壓強減小、溫度降低、體積增大B.b→c，壓強增大、溫度降低、體積減小C.c→d，壓強不變、溫度降低、體積減小D.d→a，壓強減小、溫度升高、體積不變解析：C由圖像可知，a→b過程，氣體壓強減小而體積增大，氣體的壓強與體積倒數(shù)成正比，則壓強與體積成反比，氣體發(fā)生的是等溫變化，故A錯誤；由理想氣體狀態(tài)方程pVT＝C可知p1V＝CT，由題圖可知，連接Ob的直線的斜率小，所以b對應(yīng)的溫度低，b→c過程溫度升高，由圖像可知，同時壓強增大，且體積也增大，故B錯誤；由圖像可知，c→d過程，氣體壓強p不變而體積V變小，由理想氣體狀態(tài)方程pVT＝C可知氣體溫度降低，故C正確；由圖像可知，d→a過程，氣體體積V不變，壓強p變小，由理想氣體狀態(tài)方程pVT＝C可知，氣體溫度降低7.（2021·河北高考）某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣，溫度為27℃時，壓強為3.0×103Pa。（1）當夾層中空氣的溫度升至37℃，求此時夾層中空氣的壓強；（2）當保溫杯外層出現(xiàn)裂隙，靜置足夠長時間，求夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的比值，設(shè)環(huán)境溫度為27℃，大氣壓強為1.0×105Pa。解析：（1）由題意可知夾層中的氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知p1T代入數(shù)據(jù)解得p2＝3.1×103Pa。（2）當保溫杯外層出現(xiàn)裂縫后，靜置足夠長時間，則夾層壓強和大氣壓強相等，設(shè)夾層體積為V，以靜置后的所有氣體為研究對象，有p0V＝p1V1解得V1＝1003則增加空氣的體積為ΔV＝V1－V＝973所以增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量之比為Δmm＝ΔV答案：（1）3.1×103Pa（2）978.（2022·湖南高考）如圖，小贊同學設(shè)計了一個液體拉力測量儀。一個容積V0＝9.9L的導熱汽缸下接一圓管，用質(zhì)量m1＝90g、橫截面積S＝10cm2的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與圓管壁間摩擦不計?；钊露擞幂p質(zhì)細繩懸掛一質(zhì)量m2＝10g的U形金屬絲，活塞剛好處于A位置。將金屬絲部分浸入待測液體中，緩慢升起汽缸，使金屬絲從液體中拉出，活塞在圓管中的最低位置為B。已知A、B間距離h＝10cm，外界大氣壓強p0＝1.01×105Pa，重力加速度g取10m/s2，環(huán)境溫度保持不變。求（1）活塞處于A位置時，汽缸中的氣體壓強p1；（2）活塞處于B位置時，液體對金屬絲拉力F的大小。解析：（1）選活塞與金屬絲整體為研究對象，根據(jù)平衡條件有p0S＝p1S＋（m1＋m2）g代入數(shù)據(jù)解得p1＝1×105Pa。（2）當活塞在B位置時，設(shè)汽缸內(nèi)的壓強為p2，根據(jù)玻意耳定律有p1V0＝p2（V0＋Sh）代入數(shù)據(jù)解得p2＝9.9×104Pa選活塞與金屬絲整體為研究對象，根據(jù)平衡條件有p0S＝p2S＋（m1＋m2）g＋F聯(lián)立解得F＝1N。答案：（1）1×105Pa（2）1N9.（2022·全國甲卷）如圖，容積均為V0、缸壁可導熱的A、B兩汽缸放置在壓強為p0、溫度為T0的環(huán)境中；兩汽缸的底部通過細管連通，A汽缸的頂部通過開口C與外界相通；汽缸內(nèi)的兩活塞將缸內(nèi)氣體分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第Ⅱ、Ⅲ部分的體積分別為18V0和14V（1）將環(huán)境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達汽缸底部時的溫度；（2）將環(huán)境溫度緩慢改變至2T0，然后用氣泵從開口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體，求A汽缸中的活塞到達汽缸底部后，B汽缸內(nèi)第Ⅳ部分氣體的壓強。解析：（1）封閉氣體做等壓變化，對Ⅳ部分氣體，由蓋－呂薩克定律有34V解得T1＝43T0（2）Ⅱ和Ⅲ部分封閉氣體，初狀態(tài)體積V1＝18V0＋14V0＝38V0，溫度為T0；Ⅳ部分氣體，初狀態(tài)體積V2＝34V0，從開口C向汽缸中注入氣體，設(shè)末狀態(tài)Ⅳ部分氣體壓強為p'，體積為V，則原Ⅱ、Ⅲ部分氣體最終總體積為V0－V，對這兩部分理想氣體分別有p0×p0×解得p'＝2.25p0。答案：（1）43T0（2）2.25p10.（2023·江蘇連云港二模）自熱型食品都帶有一個發(fā)熱包，遇到水后溫度上升，很容易將“生米煮成熟飯”，但也存在安全隱患。消防實驗人員對如圖一款自熱盒飯進行演示時，盒內(nèi)氣體初始壓強與外部大氣壓p0相同，盒內(nèi)溫度為27℃，盒內(nèi)閉封性能良好，氣體可視為理想氣體。（1）消防實驗人員把透氣孔堵住，卡住盒蓋，拉開盒內(nèi)塑料膠條，將水袋弄破，導致發(fā)熱劑均勻散熱，當盒內(nèi)氣體溫度升到107℃時，盒內(nèi)氣體膨脹，容積變?yōu)楹凶尤莘e的109（2）消防實驗人員表示，如果繼續(xù)把透氣孔堵塞盒子就極有可能會爆炸，于是迅速打開透氣孔放出部分氣體，使得飯盒內(nèi)氣體的壓強與外界大氣壓強相等，設(shè)107℃時放氣的短時間內(nèi)的溫度和盒內(nèi)膨脹后的容積保持不變。求放出的氣體與盒內(nèi)所留氣體的質(zhì)量之比。解析：（1）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得p0V解得p＝1.14p0。（2）根據(jù)玻意耳定律得p·109V0＝p0解得ΔV＝745V因為同種氣體在相同壓強和相同溫度下密度相等，即放出氣體與盒內(nèi)氣體所留氣體的質(zhì)量比值Δmm＝ΔV答案：（1）1.14p0（2）711.利用如圖所示的實驗裝置來測定容器內(nèi)液體的溫度，容器右側(cè)部分水銀壓強計的左管中有一段長度為h＝10cm的水銀柱，水銀柱下密封一段長為l＝4cm的空氣柱B。實驗開始時水銀壓強計的兩側(cè)水銀柱上端在同一水平面，這時容器內(nèi)液體的溫度為27℃，后來對液體加熱，通過向水銀壓強計右管中注入水銀，使左管水銀面仍在原來的位置，此時測得水銀壓強計左管中密封空氣柱B的長度為l'＝3cm。已知外界大氣壓強為76cmHg，T＝t＋273K。求：（1）加熱后液體的溫度t；（2）向水銀壓強計右管中注入水銀的長度。解析：（1）由題意知，B部分氣體發(fā)生等溫變化，則初始時pB＝p0＋（ph＋pl）＝（76＋10＋4）cmHg＝90cmHg根據(jù)玻意耳定律得pBlS＝pB'l'S解得pB'＝pBll'＝90×43這時A氣體壓強pA'＝pB'－ph＝110cmHgA氣體做等容變化，初始時，pA＝pB－ph＝80cmHg根據(jù)查理定律有pAT解得TA'＝pA'TApA＝110×(273+27t＝（412.5－273）℃＝139.5℃。（2）設(shè)最終右管水銀面比左管中水銀面高Δh，由題意知120cmHg＝76cmHg＋pΔh＋13cmHg解得pΔh＝31cmHg，即Δh＝31cm所以水銀壓強計右管注入水銀的長度為Δh＋l－l'＝31cm＋4cm－3cm＝32cm。答案：（1）139.5℃（2）32cm第3節(jié)熱力學定律與能量守恒定律一、熱力學第一定律1.改變物體內(nèi)能的兩種方式（1）做功；（2）熱傳遞。2.熱力學第一定律（1）內(nèi)容：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。（2）表達式：ΔU＝Q＋W。3.ΔU＝W＋Q中的正、負號法則物理量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)能減少二、熱力學第二定律及微觀意義1.熱力學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?；虮硎鰹椤暗诙愑绖訖C是不可能制成的”。2.用熵的概念表示熱力學第二定律在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小。3.熱力學第二定律的微觀意義一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行。三、能量守恒定律和兩類永動機1.能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，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。2.兩類永動機（1）第一類永動機：不消耗任何能量，卻源源不斷地對外做功的機器。違背能量守恒定律，因此不可能實現(xiàn)。（2）第二類永動機：從單一熱源吸收熱量并把它全部用來對外做功，而不引起其他變化的機器。違背熱力學第二定律，不可能實現(xiàn)。如圖，將一空的鋁制易拉罐開口向下壓入恒溫游泳池的水中，則金屬罐在水中緩慢下降過程中，罐內(nèi)空氣（可視為理想氣體）（1）罐內(nèi)空氣內(nèi)能增大。（×）（2）分子間的平均距離減小。（√）（3）罐內(nèi)壁與氣體接觸處，單位時間內(nèi)碰撞單位面積的氣體分子數(shù)不變。（×）（4）罐內(nèi)氣體向外界放熱。（√）考點一熱力學第一定律與能量守恒定律[素養(yǎng)自修類]1.[熱力學第一定律的理解]（2023·江蘇姜堰高三月考）如圖所示為內(nèi)燃機的示意圖，其原理結(jié)構(gòu)簡化模型就是一個汽缸活塞模型，活塞上部封閉一定質(zhì)量的理想氣體。如果活塞向上運動，關(guān)于內(nèi)部氣體（忽略與外界熱交換）的說法正確的是（）A.體積減小，壓強不變，溫度升高B.外界對氣體做功，內(nèi)能增大C.體積減小，壓強增大，溫度不變D.氣體對外界做功，內(nèi)能增大解析：B活塞向上運動，封閉氣體體積減小，外界對氣體做功，根據(jù)熱力學第一定律，可知W＋Q＝ΔU，Q＝0，所以內(nèi)能增大，氣體溫度升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有pVT＝C，可知氣體壓強增加。故選B2.[能量守恒定律的理解及應(yīng)用]木箱靜止于水平地面上，現(xiàn)在用一個80N的水平推力推動木箱前進10m，木箱受到地面的摩擦力為60N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱的動能Ek分別是（空氣阻力不計）（）A.U＝200J，Ek＝600J B.U＝600J，Ek＝200JC.U＝600J，Ek＝800J D.U＝800J，Ek＝200J解析：BU＝Ffx＝60×10J＝600J，Ek＝Fx－U＝80×10J－600J＝200J，選項B正確。1.對熱力學第一定律的理解（1）做功和熱傳遞在改變系統(tǒng)內(nèi)能上是等效的。（2）做功過程是系統(tǒng)內(nèi)能與外界的其他形式能量之間的相互轉(zhuǎn)化。（3）熱傳遞過程是系統(tǒng)內(nèi)能與外界能量之間的轉(zhuǎn)移。2.熱力學第一定律的三種特殊情況（1）絕熱過程：Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。（2）不做功的過程：W＝0，Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。（3）內(nèi)能不變的過程：W＋Q＝0，即物體吸收的熱量全部用來對外做功，或外界對物體做的功等于物體放出的熱量?？键c二熱力學第二定律的理解及應(yīng)用[素養(yǎng)自修類]1.[熱力學第二定律的理解]（2023·江蘇七市二模）如圖所示，兩種不同的金屬組成一個回路，接觸頭1置于熱水杯中，接觸頭2置于冷水杯中，此時回路中電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這是溫差電現(xiàn)象，假設(shè)此過程電流做功為W，接觸頭1從熱水中吸收的熱量為Q1，冷水從接觸頭2吸收的熱量為Q2，根據(jù)熱力學第二定律可得（）A.Q1＝W B.Q1＞W(wǎng)C.Q1＜Q2 D.Q1＋Q2＝W解析：B根據(jù)熱力學第二定律，不可能從單一熱源吸收熱量使之全部用來做功，而不產(chǎn)生其他影響；所以從熱水中吸收的熱量Q1應(yīng)該大于電流做的功W，即Q1＞W(wǎng)，根據(jù)能量守恒定律和熱力學第二定律，從熱水中吸收的熱量轉(zhuǎn)化成了兩部分，一部分是電能W，另一部分是冷水吸收的熱量Q2，故選B。2.[兩類永動機和熱力學兩個定律的比較]關(guān)于兩類永動機和熱力學的兩個定律，下列說法不正確的是（）A.第一類永動機不可能制成是因為違反了能量守恒定律B.第二類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第二定律C.由熱力學第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內(nèi)能D.由熱力學第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱源吸收熱量，完全變成功也是可能的解析：C第一類永動機違反能量守恒定律，第二類永動機違反熱力學第二定律，A、B正確；由熱力學第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C錯誤；由熱力學第二定律可知D中現(xiàn)象是可能的，但會引起其他變化，D正確。1.在熱力學第二定律的表述中，“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其他影響”的含義（1）“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量。（2）“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學方面的影響。如吸熱、放熱、做功等。2.兩類永動機的比較第一類永動機第二類永動機不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機器違背能量守恒定律，不可能制成不違背能量守恒定律，但違背熱力學第二定律，不可能制成考點三熱力學第一定律與氣體圖像的綜合應(yīng)用[素養(yǎng)自修類]1.[熱力學第一定律與氣體p－V圖像的綜合應(yīng)用]（2022·江蘇高考）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)歷a→b和a→c兩個過程，其中a→b為等溫過程，狀態(tài)b、c的體積相同，則（）A.狀態(tài)a的內(nèi)能大于狀態(tài)bB.狀態(tài)a的溫度高于狀態(tài)cC.a→c過程中氣體吸收熱量D.a→c過程中外界對氣體做正功解析：C由于a→b的過程為等溫過程，即狀態(tài)a和狀態(tài)b溫度相同，分子平均動能相同，對于理想氣體，狀態(tài)a的內(nèi)能等于狀態(tài)b的內(nèi)能，故A錯誤；由于狀態(tài)b和狀態(tài)c體積相同，且pb＜pc，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pbVbTb＝pcVcTc可知Tb＜Tc，又因為Ta＝Tb，所以Ta＜Tc，故B錯誤；因為a→c過程氣體體積增大，氣體對外界做正功，而氣體溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)ΔU＝W＋2.[熱力學第一定律與氣體V－T圖像的綜合應(yīng)用]（2022·遼寧高考）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其體積V和熱力學溫度T變化圖像如圖所示，此過程中該系統(tǒng) （）A.對外界做正功B.壓強保持不變C.向外界放熱D.內(nèi)能減少解析：A理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，體積增大，理想氣體對外界做正功，A正確；由題圖可知V＝V0＋kT，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程有pVT＝C，聯(lián)立有p＝Ck+V0T，可看出T增大，理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，溫度升高，內(nèi)能增大，D錯誤；理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，由選項A、D可知，理想氣體對外界做正功且內(nèi)能增大，則根據(jù)熱力學第一定律可知氣體從外界吸收熱量，C錯誤。3.[熱力學第一定律與氣體p－T圖像的綜合應(yīng)用]（2023·江蘇鎮(zhèn)江高三開學考試）如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)N變化到狀態(tài)M過程的p－T圖線，則在此過程中（）A.氣體分子數(shù)密度增加 B.氣體對外做的功為零C.氣體的內(nèi)能保持不變 D.氣體一直從外界吸熱解析：B由圖像可知，p－T圖線過坐標原點，則可知理想氣體從狀態(tài)N變化到狀態(tài)M過程為等容變化，且溫度逐漸降低，壓強逐漸減小。由于氣體的質(zhì)量不變，體積不變，則氣體分子數(shù)密度不變，故A錯誤；氣體體積不變，則氣體對外做的功為零，故B正確；理想氣體從狀態(tài)N變化到狀態(tài)M過程，氣體溫度逐漸降低，則氣體內(nèi)能減小，由于氣體對外做功為零，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，氣體一直對外界放熱，故C、D錯誤。處理熱力學第一定律與氣體圖像的綜合問題的思路（1）根據(jù)氣體圖像的特點判斷氣體的溫度、體積的變化情況，從而判斷氣體與外界的吸、放熱關(guān)系及做功關(guān)系。（2）在p－V圖像中，圖線與V軸圍成的面積表示氣體對外界或外界對氣體做的功。（3）結(jié)合熱力學第一定律判斷有關(guān)問題?？键c四氣體實驗定律與熱力學定律的綜合應(yīng)用[互動共研類]求解氣體