2025年高考物理二輪復習熱學 名師標準課件全國

匯報時間：XXX2025年高考物理二輪復習熱學目錄01020304分子動理論氣體的性質(zhì)與實驗定律熱學實驗熱力學定律CONTENT05熱學知識的綜合應用分子動理論PART01分子是物質(zhì)的基本組成單位，其直徑數(shù)量級為10^-10米，阿伏加德羅常數(shù)（6.02×10^23mol^-1）是聯(lián)系微觀與宏觀的橋梁，可用于估算分子體積、質(zhì)量等微觀量。例如，通過油膜法可估測分子的大小，將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，形成單分子油膜，利用油酸體積與油膜面積之比計算分子直徑。分子模型與微觀量分子永不停息地做無規(guī)則運動，溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，分子運動越劇烈，平均動能越大，但并非每個分子動能都增大。布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運動，反映了液體分子的無規(guī)則運動，顆粒越小，溫度越高，布朗運動越明顯。分子運動與溫度分子間同時存在引力和斥力，都隨分子間距離增大而減小，斥力變化更快。當分子間距離等于平衡距離時，引力等于斥力，分子力為零；當分子間距離小于平衡距離時，斥力大于引力，分子力表現(xiàn)為斥力；當分子間距離大于平衡距離時，引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力。分子力做功與分子勢能有關，分子力做正功，分子勢能減??；分子力做負功，分子勢能增大。例如，將固體分子拉開時，克服分子引力做功，分子勢能增大。分子間相互作用力分子動理論基本觀點內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子的熱運動動能和分子勢能的總和，是狀態(tài)量，與物體的溫度、體積和物質(zhì)的量有關。對于一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能只與溫度有關。例如，相同質(zhì)量的水和冰，水的內(nèi)能大于冰的內(nèi)能，因為水分子的熱運動比冰分子更劇烈，分子動能更大。內(nèi)能的定義與組成溫度升高，物體內(nèi)部分子的平均動能增大，內(nèi)能增加；溫度降低，內(nèi)能減少。但內(nèi)能的變化還與物質(zhì)的種類、狀態(tài)等因素有關，不能簡單地用溫度變化來判斷內(nèi)能的變化。例如，晶體在熔化過程中，吸收熱量，溫度保持不變，但內(nèi)能增加，因為分子勢能增大。溫度對內(nèi)能的影響做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，二者在改變內(nèi)能上是等效的。外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對外做功，內(nèi)能減少。物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減少。例如，用打氣筒給自行車輪胎打氣時，氣筒壁發(fā)熱，是因為外界對氣體做功，氣體的內(nèi)能增加，同時氣體與氣筒壁發(fā)生熱傳遞，使氣筒壁溫度升高。做功與熱傳遞對內(nèi)能的影響內(nèi)能及其影響因素氣體的性質(zhì)與實驗定律PART02氣體分子間距較大，分子間作用力可忽略不計，分子做無規(guī)則的勻速直線運動，頻繁地碰撞容器壁，形成氣體的壓強。氣體分子的速率分布遵循麥克斯韋分布律，呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的特點，溫度升高，氣體分子的平均速率增大，速率分布曲線變寬。描述氣體狀態(tài)的參量有溫度、體積和壓強。溫度是分子平均動能的標志，體積是氣體分子所占據(jù)的空間大小，壓強是氣體分子對容器壁單位面積上的平均作用力。一定質(zhì)量的理想氣體，其狀態(tài)參量之間滿足玻意耳定律、查理定律和蓋-呂薩克定律。例如，當氣體體積不變時，溫度升高，壓強增大；當氣體壓強不變時，溫度升高，體積增大。氣體壓強是由大量氣體分子對容器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生的，其大小與氣體分子的平均動能和單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關。分子平均動能越大，單位體積內(nèi)的分子數(shù)越多，氣體壓強越大。例如，在相同的容器中，溫度越高，氣體壓強越大；在相同的溫度下，氣體分子數(shù)越多，壓強越大。氣體微觀模型特點氣體狀態(tài)參量及其關系氣體壓強的微觀解釋氣體的微觀模型與狀態(tài)參量玻意耳定律描述了在溫度不變時，一定質(zhì)量的理想氣體的壓強與體積成反比。公式為PV=C，其中C為常數(shù)。例如，當用活塞緩慢壓縮一定質(zhì)量的氣體時，若溫度保持不變，氣體的壓強會隨著體積的減小而增大，符合玻意耳定律。查理定律表明，在體積不變時，一定質(zhì)量的理想氣體的壓強與熱力學溫度成正比。公式為p/T=C，其中C為常數(shù)。例如，將一定質(zhì)量的氣體封閉在固定體積的容器中，加熱氣體，其壓強會隨著溫度的升高而增大，滿足查理定律。玻意耳定律查理定律蓋-呂薩克定律指出，在壓強不變時，一定質(zhì)量的理想氣體的體積與熱力學溫度成正比。公式為V/T=C，其中C為常數(shù)。例如，將一定質(zhì)量的氣體裝入可自由伸縮的氣球中，加熱氣球，氣球的體積會隨著溫度的升高而增大，符合蓋-呂薩克定律。蓋-呂薩克定律氣體實驗定律及應用在p-V圖像中，等溫線是一條雙曲線，表示在溫度不變時，壓強與體積成反比。等溫線上的每一點都對應著氣體的一個狀態(tài)，圖像越靠近坐標軸，表示氣體的溫度越低。例如，若在p-V圖像上畫出兩條等溫線，一條表示溫度為T1，另一條表示溫度為T2，且T1<T2，則T2對應的等溫線會更遠離坐標軸。p-V圖像在V-T圖像中，等壓線是一條過原點的直線，表示在壓強不變時，體積與溫度成正比。等壓線的斜率越大，表示氣體的壓強越小。例如，若在V-T圖像上畫出兩條等壓線，一條表示壓強為p1，另一條表示壓強為p2，且p1<p2，則p1對應的等壓線的斜率會更大。V-T圖像在p-T圖像中，等容線是一條過原點的直線，表示在體積不變時，壓強與溫度成正比。等容線的斜率越大，表示氣體的體積越小。例如，若在p-T圖像上畫出兩條等容線，一條表示體積為V1，另一條表示體積為V2，且V1<V2，則V1對應的等容線的斜率會更大。p-T圖像氣體狀態(tài)變化圖像熱力學定律PART03熱力學第一定律是能量守恒定律在熱學中的具體表述，內(nèi)容為一個熱力學系統(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，表達式為ΔU=Q+W。例如，當對氣體做功100J，同時氣體吸收熱量50J時，氣體的內(nèi)能會增加150J。熱力學第一定律的內(nèi)容與表達式在絕熱過程中，Q=0，W=ΔU，外界對物體做的功等于物體的內(nèi)能增加量；在等容過程中，W=0，Q=ΔU，物體吸收的熱量等于物體的內(nèi)能增加量；在等溫過程中，ΔU=0，W+Q=0，外界對物體做的功等于物體放出的熱量。例如，將氣體絕熱壓縮，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高；將氣體等容加熱，氣體吸收的熱量全部用于增加內(nèi)能，溫度升高。熱力學第一定律的特殊情況熱力學第一定律可用于分析和計算各種熱力學過程中的能量轉(zhuǎn)化和守恒問題，如氣體的膨脹、壓縮、吸熱、放熱等過程。例如，在熱機工作過程中，燃料燃燒產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為機械能，同時有一部分熱量散失到周圍環(huán)境中，整個過程滿足熱力學第一定律。熱力學第一定律的應用熱力學第一定律01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。開爾文表述：不可能從單一熱源吸熱使之完全變成功而不引起其他變化。例如，熱量不能自發(fā)地從冷的室內(nèi)傳到熱的室外，空調(diào)需要消耗電能才能將室內(nèi)的熱量傳到室外；從單一熱源吸熱并全部轉(zhuǎn)化為功是不可能的，總會有一部分熱量散失。熱力學第二定律的兩種表述02熱力學第二定律揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性，一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，即一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行。例如，墨水滴入水中會擴散開來，使水的顏色變淺，這個過程是不可逆的，因為分子的無序性增大了。熱力學第二定律的微觀意義03熱力學第二定律可用于解釋和判斷熱力學過程的可行性，如熱機的效率、制冷機的制冷系數(shù)等。例如，熱機的效率不可能達到100%，因為總會有一部分熱量散失到周圍環(huán)境中，符合熱力學第二定律。熱力學第二定律的應用熱力學第二定律熱學實驗PART04實驗原理是將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，形成單分子油膜，利用油酸體積與油膜面積之比計算分子直徑。實驗步驟包括配制油酸酒精溶液、向淺盤中倒入適量的水、撒痱子粉、滴油酸酒精溶液、描繪油膜形狀、測量油膜面積、計算分子直徑等。油酸酒精溶液的濃度要適當，不宜過高或過低；淺盤中的水要適量，以保證油膜能夠充分展開；撒痱子粉時要均勻，不能過多或過少；滴油酸酒精溶液時要迅速，避免油膜擴散過快。例如，若油酸酒精溶液濃度過高，會導致油膜過厚，無法形成單分子油膜；若淺盤中的水太少，油膜無法充分展開，影響實驗結果。實驗注意事項實驗誤差分析實驗誤差主要來源于油酸酒精溶液的濃度不準確、油膜形狀不規(guī)則、測量油膜面積時的誤差等。例如，若油酸酒精溶液的濃度不準確，會導致計算出的分子直徑偏大或偏??；若油膜形狀不規(guī)則，測量油膜面積時會產(chǎn)生較大誤差，影響實驗結果。實驗原理與步驟用油膜法估測分子的大小驗證玻意耳定律的實驗實驗裝置通常包括注射器、壓強傳感器、數(shù)據(jù)采集器等。實驗時，將注射器豎直放置，用手指堵住注射器的小孔，緩慢推拉注射器的活塞，記錄不同體積下的壓強值。實驗數(shù)據(jù)處理時，以壓強為縱坐標，體積為橫坐標，繪制p-V圖像，若圖像為雙曲線，則驗證了玻意耳定律。驗證蓋-呂薩克定律的實驗實驗裝置包括氣體定律實驗器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器等。實驗時，將氣體定律實驗器豎直放置，用手指堵住活塞，緩慢加熱氣體，記錄不同溫度下的體積值。實驗數(shù)據(jù)處理時，以體積為縱坐標，溫度為橫坐標，繪制V-T圖像，若圖像為過原點的直線，則驗證了蓋-呂薩克定律。驗證查理定律的實驗實驗裝置包括氣體定律實驗器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器等。實驗時，將氣體定律實驗器豎直放置，用手指堵住活塞，緩慢加熱氣體，記錄不同溫度下的壓強值。實驗數(shù)據(jù)處理時，以壓強為縱坐標，溫度為橫坐標，繪制p-T圖像，若圖像為過原點的直線，則驗證了查理定律。氣體實驗定律的驗證實驗熱學知識的綜合應用PART05熱力學定律的應用熱力學第一定律在能源利用中具有重要意義，如熱機、制冷機等。熱機將燃料燃燒產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為機械能，為汽車、火車等交通工具提供動力。例如，汽車發(fā)動機將汽油燃燒產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動汽車行駛。制冷機利用制冷劑的相變，將室內(nèi)的熱量傳到室外，達到制冷的目的。分子動理論的應用分子動理論可解釋生活中的許多現(xiàn)象，如布朗運動、擴散現(xiàn)象等。布朗運動反映了液體分子的無規(guī)則運動，擴散現(xiàn)象說明了分子在永不停息地做無規(guī)則運動。例如，花香的擴散是因為花香分子在空氣中做無規(guī)則運動，擴散到周圍的空氣中，使人們聞到花香。氣體性質(zhì)的應用氣體的可壓縮性在生活中應用廣泛，如氣泵、氣缸等。氣泵通過壓縮氣體，將氣體壓入輪胎中，使輪胎保持一定的氣壓。例如，汽車輪胎需要定期充氣，以保持合適的氣壓，保證行車安全。氣缸在發(fā)動機中應用，通過活塞的往復運動，將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體膨脹能轉(zhuǎn)化為機械能。熱學知識在生活中的應用在航天領域，氣體的性質(zhì)和規(guī)律被廣泛應用。例如，火箭發(fā)動機利用燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體，通過噴嘴噴出，產(chǎn)生反作用力推動火箭飛行。例如，液氫液氧發(fā)動機是航天領域常用的發(fā)動機之一，液氫和液氧燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體，具有高比沖，能夠為火箭提供強大的推力。氣體在航天領域的應用熱力學定律在能源領域的應用分子動理論在材料科學中的應用熱力學定律在能源領域具有重要意義，如火力發(fā)電、核能發(fā)電等?；鹆Πl(fā)電利