專題六分子動(dòng)理論氣體及熱力學(xué)定律

專題六分子動(dòng)理論氣體及熱力學(xué)定律熱點(diǎn)視角備考對(duì)策本專題考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)：①分子大小的估算；②對(duì)分子動(dòng)理論內(nèi)容的理解；③物態(tài)變化中的能量問題；④氣體實(shí)驗(yàn)定律的理解和簡(jiǎn)單計(jì)算；⑤固、液、氣三態(tài)的微觀解釋；⑥熱力學(xué)定律的理解和簡(jiǎn)單計(jì)算；⑦用油膜法估測(cè)分子大?。}形式基本上都是小題的拼盤.由于本專題內(nèi)容瑣碎，考查點(diǎn)多，因此在復(fù)習(xí)中應(yīng)注意抓好四大塊知識(shí)：一是分子動(dòng)理論；二是從微觀角度分析固體、液體、氣體的性質(zhì)；三是氣體實(shí)驗(yàn)三定律；四是熱力學(xué)定律．以四塊知識(shí)為主干，梳理出知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行理解性記憶.一、分子動(dòng)理論1．分子的大小(1)___________________是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋梁．表示1mol任何物質(zhì)中含有相同的微粒個(gè)數(shù)，用NA表示，其中NA＝___________________.阿伏加德羅常數(shù)6.02×1023mol－1已知量可求量摩爾體積Vmol摩爾質(zhì)量Mmol體積V和摩爾體積Vmol分子數(shù)目n＝___________質(zhì)量M和摩爾質(zhì)量Mmol分子數(shù)目n＝___________10－102．說明分子永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)實(shí)例(1)擴(kuò)散現(xiàn)象：相互接觸的物體互相進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象.溫度越高,擴(kuò)散_______．(2)布朗運(yùn)動(dòng)：永不停息、________的運(yùn)動(dòng)；顆粒越小，運(yùn)動(dòng)越_______；溫度越高，運(yùn)動(dòng)越_______；運(yùn)動(dòng)軌跡不確定．3．分子間的相互作用力和分子勢(shì)能(1)分子力分子間的相互作用力是分子間引力與斥力的_______．分子間同時(shí)存在引力和斥力，分子間距增大，引力和斥力均_______,且_______比引力變化更快．越快無規(guī)則劇烈劇烈合力減小斥力(2)分子勢(shì)能分子勢(shì)能的改變與____________有關(guān)．分子力做正功,分子勢(shì)能_______；分子力做負(fù)功,分子勢(shì)能_______；當(dāng)分子間距為r0時(shí),分子勢(shì)能_______，但不一定是零．分子力做功減小增大最小二、固體、液體和氣體1．晶體、非晶體分子結(jié)構(gòu)不同，表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同．其中單晶體表現(xiàn)出各向_______，多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向_______．2．液晶是一種特殊的物質(zhì)，既可以流動(dòng)，又可以表現(xiàn)出單晶體的分子排列特點(diǎn)，在光學(xué)、電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向_______．3．液體的表面張力使液體表面有收縮到_______的趨勢(shì)，表面張力的方向跟液面_______．異性同性異性最小相切三、熱力學(xué)定律1．物體的內(nèi)能及內(nèi)能變化溫度變化引起物體分子___________的變化；體積變化，分子間的分子力做功，引起___________的變化，從而判定物體內(nèi)能的變化．平均動(dòng)能分子勢(shì)能W____02．熱力學(xué)第一定律(1)公式：ΔU＝__________．(2)符號(hào)規(guī)定：做功W吸放熱Q內(nèi)能變化ΔUW＋Q><><><外界對(duì)物體做功物體對(duì)外界做功物體從外界吸收熱量物體向外界放出熱量物體內(nèi)能增加物體內(nèi)能減少W____0Q____0Q____0ΔU____0ΔU____03.熱力學(xué)第二定律(1)表述一：熱量不能______地從低溫物體傳到高溫物體．(2)表述二：不可能從___________吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響．(3)揭示了自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有_________，說明了________________不能制造成功．自發(fā)單一熱庫方向性第二類永動(dòng)機(jī)熱點(diǎn)一微觀量的估算命題規(guī)律：微觀量的估算問題在近幾年高考出現(xiàn)的較少，但在2014年高考中出現(xiàn)的概率較大，主要以選擇題的形式考查下列兩個(gè)方面：(1)宏觀量與微觀量的關(guān)系；(2)估算固、液體分子大小，氣體分子所占空間大小和分子數(shù)目的多少．【解題指導(dǎo)】一滴油酸所能形成的單分子油膜面積等于一滴油酸體積除以直徑,故應(yīng)先求油酸分子直徑和一滴油酸的體積．【答案】

1×101m2解決估算類問題的三點(diǎn)注意(1)固體、液體分子可認(rèn)為緊靠在一起,可看成球體或立方體；氣體分子只能按立方體模型計(jì)算所占的空間．(2)狀態(tài)變化時(shí)分子數(shù)不變．(3)阿伏加德羅常數(shù)是宏觀與微觀的聯(lián)系橋梁，計(jì)算時(shí)要注意抓住與其有關(guān)的三個(gè)量：摩爾質(zhì)量、摩爾體積和物質(zhì)的量．B拓展訓(xùn)練2假如全世界60億人同時(shí)數(shù)質(zhì)量為1mg水的分子個(gè)數(shù)，每人每小時(shí)可以數(shù)5000個(gè)，不間斷地?cái)?shù)，阿伏加德羅常數(shù)NA取6×1023mol－1，則完成任務(wù)所需時(shí)間最接近(

)A．1年

B．100年C．1萬年

D．1百萬年B熱點(diǎn)二分子動(dòng)理論和內(nèi)能命題規(guī)律：分子動(dòng)理論和內(nèi)能是近幾年高考的熱點(diǎn)，題型為選擇題．分析近幾年高考命題，主要考查以下幾點(diǎn)：(1)布朗運(yùn)動(dòng)、分子熱運(yùn)動(dòng)與溫度的關(guān)系．(2)分子力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系及分子勢(shì)能與分子力做功的關(guān)系．(2012·高考海南卷)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，由靜止開始相互接近．若兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢(shì)能為零，下列說法正確的是________．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)過程中不變ACE【解析】

由Ep－r圖可知：在r＞r0階段，當(dāng)r減小時(shí)F做正功，分子勢(shì)能減小，分子動(dòng)能增加，故選項(xiàng)A正確．在r＜r0階段，當(dāng)r減小時(shí)F做負(fù)功，分子勢(shì)能增加，分子動(dòng)能減小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．在r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，動(dòng)能最大，故選項(xiàng)C正確．在r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，但不為零，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．在整個(gè)相互接近的過程中分子動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變，故選項(xiàng)E正確．(1)分子力做正功，分子勢(shì)能減小，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，兩分子為平衡距離時(shí)，分子勢(shì)能最?。?2)注意區(qū)分分子力曲線和分子勢(shì)能曲線．拓展訓(xùn)練3對(duì)一定量的氣體，下列說法正確的是(

)A．氣體的體積是所有氣體分子的體積之和B．氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，氣體溫度就越高C.氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)器壁不斷碰撞產(chǎn)生的D．當(dāng)氣體膨脹時(shí)，氣體分子之間的勢(shì)能減小，因而氣體的內(nèi)能減小解析：氣體分子間的距離遠(yuǎn)大于分子直徑，所以氣體的體積遠(yuǎn)大于所有氣體分子體積之和，A項(xiàng)錯(cuò)；溫度是物體分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志,是表示分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的物理量，B項(xiàng)對(duì)；氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生的，C項(xiàng)對(duì)；氣體膨脹，說明氣體對(duì)外做功，但不能確定吸、放熱情況，故不能確定內(nèi)能變化情況，D項(xiàng)錯(cuò)誤．BC拓展訓(xùn)練4

(2013·高考福建卷)下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力f和分子勢(shì)能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是(

)B解析：當(dāng)r＜r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，隨分子間距離r增大，分子勢(shì)能Ep減?。?dāng)r＞r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，隨分子間距離r增大，分子勢(shì)能Ep增大．當(dāng)r＝r0時(shí)，分子力為零,此時(shí)分子勢(shì)能最?。蔬x項(xiàng)B正確．熱點(diǎn)三熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用命題規(guī)律：熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用是近幾年高考的熱點(diǎn)，分析近三年高考，命題規(guī)律有以下幾點(diǎn)：(1)結(jié)合熱學(xué)圖象考查內(nèi)能變化與做功、熱傳遞的關(guān)系，題型為選擇題或填空題．(2)以計(jì)算題形式與氣體性質(zhì)結(jié)合進(jìn)行考查．(3)對(duì)固體、液體的考查比較簡(jiǎn)單,備考中熟記基礎(chǔ)知識(shí)即可.(2013·高考江蘇卷)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)．這就是著名的“卡諾循環(huán)”．(1)該循環(huán)過程中，下列說法正確的是________．A．A→B過程中，外界對(duì)氣體做功B．B→C過程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大C．C→D過程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多D．D→A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化(2)該循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程是______(選填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”)．若氣體在A→B過程中吸收63kJ的熱量，在C→D過程中放出38kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對(duì)外做的功為________kJ.CB→C25【答案】

4×1025m－3【解析】

(1)在A→B的過程中，氣體體積增大，故氣體對(duì)外界做功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B→C的過程中，氣體對(duì)外界做功，W＜0，且為絕熱過程，Q＝0，根據(jù)ΔU＝Q＋W，知ΔU＜0，即氣體內(nèi)能減小，溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C→D的過程中，氣體體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，故單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，選項(xiàng)C正確；D→A的過程為絕熱壓縮，故Q＝0，W＞0，根據(jù)ΔU＝Q＋W，ΔU＞0，即氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，所以氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．(2)從A→B、C→D的過程中氣體做等溫變化，理想氣體的內(nèi)能不變，內(nèi)能減小的過程是B→C，內(nèi)能增大的過程是D→A.氣體完成一次循環(huán)時(shí)，內(nèi)能變化ΔU＝0，熱傳遞的熱量Q＝Q1－Q2＝(63－38)kJ＝25kJ，根據(jù)ΔU＝Q＋W，得W＝－Q＝－25kJ，即氣體對(duì)外做功25kJ.熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用技巧(1)應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí)，一要注意各符號(hào)正負(fù)的規(guī)定，二要注意改變內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞．不能認(rèn)為物體吸熱(或?qū)ξ矬w做功)，物體的內(nèi)能就一定增加．(2)若研究對(duì)象為氣體，對(duì)氣體做功的正負(fù)由氣體的體積決定,氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，W<0；氣體的體積減小，外界對(duì)氣體做功，W>0.拓展訓(xùn)練5

(2013·高考浙江自選模塊)一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A，其體積V與溫度T的關(guān)系如圖所示．圖中TA、VA和TD為已知量．(1)從狀態(tài)A到B，氣體經(jīng)歷的是________過程(填“等溫”、“等容”或“等壓”)；(2)從B到C的過程中，氣體的內(nèi)能________(填“增大”、“減小”或“不變”)；(3)從C到D的過程中，氣體對(duì)外________(填“做正功”、“做負(fù)功”或“不做功”)，同時(shí)________(填“吸熱”或“放熱”)；(4)氣體在狀態(tài)D時(shí)的體積VD＝________．等容不變做負(fù)功放熱拓展訓(xùn)練6

(1)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是________．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)際宏觀過程是不可逆過程ACE(2)如圖所示，兩條曲線分別表示晶體和非晶體在一定壓強(qiáng)下的熔化過程，圖中橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示溫度T.從圖中可以確定曲線M表示________(填“晶體”或“非晶體”)，T0表示晶體的________，曲線M的bc段表示______過程，此過程中，物體________(填“吸收”或“放出”)熱量，內(nèi)能________(填“增加”、“減小”或“不變”)．晶體熔點(diǎn)熔化吸收增加解析：(1)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能,選項(xiàng)A正確；由熱力學(xué)第一定律可知，對(duì)某物體做功，物體的內(nèi)能可能增加、不變或減小，故B錯(cuò)；由熱力學(xué)第二定律可知，通過外界作用可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?，可以使熱量從低溫物體傳向高溫物體，所有的實(shí)際宏觀熱過程都是不可逆的，所以C、E對(duì)，D錯(cuò)．(2)由圖象可知曲線M表示晶體，bc段表示晶體熔化過程，晶體在熔化過程中溫度不變,分子平均動(dòng)能不變,分子勢(shì)能增大，故內(nèi)能增加．對(duì)氣體實(shí)驗(yàn)定律和氣態(tài)方程的考查氣體實(shí)驗(yàn)定律幾乎年年出現(xiàn)，形式多為計(jì)算題，題目綜合難度較大，可結(jié)合氣體壓強(qiáng)的微觀解釋、熱力學(xué)第一定律、氣體圖象進(jìn)行命題．壓強(qiáng)是聯(lián)系力學(xué)參量與熱學(xué)參量的橋梁，對(duì)氣體圖象要聯(lián)系氣態(tài)方程理解斜率、面積、交點(diǎn)等的含義．【方法總結(jié)】

應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的解題思路(1)選擇對(duì)象——即某一定質(zhì)量的理想氣體；(2)找出參量——?dú)怏w在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)認(rèn)識(shí)過程——認(rèn)清變化過程是正確選用物理規(guī)律的前提；(4)列出方程——選用某一實(shí)驗(yàn)定律或