高考物理復(fù)習(xí)第十一章熱學(xué)第一課時分子動理論熱力學(xué)定律

第1課時分子動理論熱力學(xué)定律1/33考點一分子直徑、質(zhì)量、數(shù)目等微觀量估算一、宏觀量與微觀量相互關(guān)系1．微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0.2．宏觀量：物體體積V、摩爾體積Vm，物體質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體密度ρ.2/333/334/33

【例1】

(·淄博模擬)已知某種氣體摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數(shù)為NA.則該種氣體中每個分子質(zhì)量為________，分子平均間距為________．5/33方法總結(jié)微觀量求解方法(1)分子大小、分子體積、分子質(zhì)量屬微觀量，直接測量它們數(shù)值非常困難，能夠借助較易測量宏觀量結(jié)合摩爾體積、摩爾質(zhì)量等來估算這些微觀量，其中阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)絡(luò)宏觀量和微觀量橋梁和紐帶．(2)建立適當物理模型，通常把固體、液體分子模擬為球形或小立方體形．氣體分子所占據(jù)空間則建立立方體模型．6/331．(·臨沂模擬)空調(diào)在制冷過程中，室內(nèi)空氣中水蒸氣接觸蒸發(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，排出液化水體積V＝1.0×103cm3.已知水密度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總數(shù)N；(2)一個水分子直徑d.7/338/33考點二分子力、分子勢能與分子間距離關(guān)系分子力與分子勢能比較：9/3310/33

【例2】

(多項選擇)(·鄭州模擬)兩個相距較遠分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至不再靠近．在此過程中，以下說法正確是________(填正確答案標號)．A．分子力先增大，后一直減小B．分子力先做正功，后做負功C．分子動能先增大，后減小D．分子勢能先增大，后減小E．分子勢能和動能之和不變11/33思緒指導(dǎo)：分子間作用力是分子間引力和分子間斥力協(xié)力，分子間距離不一樣，分子間作用力有時表現(xiàn)為引力，有時表現(xiàn)為斥力，假如分力做負功，分子勢能就增加，假如分力做正功，分子勢能就減?。?2/33解析：分子力F與分子間距離關(guān)系是：當r<r0時，F(xiàn)表現(xiàn)為斥力；當r＝r0時，F(xiàn)＝0；當r>r0時，F(xiàn)為引力；綜上可知，當兩個分子由相距較遠逐步到達最近過程中分子力是先變大再變小后又變大，故選項A錯誤；分子力為引力時，伴隨分子間距離減小，分子力做正功，分子勢能減小，分子力為斥力時，伴隨分子距離減小，分子力做負功，分子勢能增大，故選項B正確，選項D錯誤；因為僅有分子力作用，故只有分子動能和分子勢能之間轉(zhuǎn)化，即分子勢能減小時分子動能增大，分子勢能增大時分子動能減小，其總和不變，故選項C、E正確.答案：BCE13/332．(多項選擇)(·徐州質(zhì)檢)如圖所表示是分子間引力或斥力大小隨分子間距離改變圖象，由此可知(

)A．a(chǎn)b表示引力圖線B．cd表示引力圖線C．當分子間距離r等于兩圖線交點e橫坐標時，分子力一定為零D．當分子間距離r等于兩圖線交點e橫坐標時，分子勢能一定最小E．當分子間距離r等于兩圖線交點e橫坐標時，分子勢能一定為零14/33解析：在F－r圖象中，隨r增加，斥力改變快，所以ab為引力圖線，A對，B錯；兩圖象相交點e為分子所受引力和斥力大小相等，即分子間相互作用受力平衡位置，分子力為0，分子勢能最小，但不一定為0，故C、D對，E錯．答案：ACD15/33考點三熱力學(xué)第一定律了解應(yīng)用1．在ΔU＝Q＋W中，W表示做功情況，說明內(nèi)能和其它形式能能夠相互轉(zhuǎn)化；Q表示吸熱或放熱情況，說明內(nèi)能能夠從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而ΔU＝Q＋W是能量守恒定律詳細表達．2．三種特殊情況．(1)若過程是絕熱，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做功等于物體內(nèi)能增加．16/33(2)若過程中不做功，即W＝0，Q＝ΔU，物體吸收熱量等于物體內(nèi)能增加．(3)若過程始、末狀態(tài)物體內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對物體做功等于物體放出熱量．3．溫度、內(nèi)能、熱量、功比較．17/3318/33

【例3】

(多項選擇)(·廣東卷)用密封性好、充滿氣體塑料袋包裹易碎品，如圖所表示，充氣袋四面被擠壓時，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體(

)A．體積減小，內(nèi)能增大B．體積減小，壓強減小C．對外界做負功，內(nèi)能增大D．對外界做正功，壓強減小19/3320/333．(·濟南模擬)一定質(zhì)量氣體，在從狀態(tài)1改變到狀態(tài)2過程中，吸收熱量280J，并對外做功120J，試問：(1)這些氣體內(nèi)能發(fā)生了怎樣改變？(2)假如這些氣體又返回原來狀態(tài)，并放出了240J熱量，那么在返回過程中是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做功多少？21/33解析：(1)由熱力學(xué)第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120J＋280J＝160J，氣體內(nèi)能增加了160J.(2)因為氣體內(nèi)能僅與狀態(tài)相關(guān)，所以氣體從狀態(tài)2回到狀態(tài)1過程中內(nèi)能改變量應(yīng)等于從狀態(tài)1到狀態(tài)2過程中內(nèi)能改變量，則從狀態(tài)2到狀態(tài)1內(nèi)能應(yīng)降低160J，即ΔU′＝－160J，又Q′＝－240J，依據(jù)熱力學(xué)第一定律得ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160J－(－240J)＝80J，即外界對氣體做功80J.答案：(1)增加了160J

(2)外界對氣體做功80J22/33考點四對熱力學(xué)第二定律了解1．在熱力學(xué)第二定律表述中，“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其它影響”涵義(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象方向性，不需要借助外界提供能量幫助．(2)“不產(chǎn)生其它影響”涵義是發(fā)生熱力學(xué)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(xué)方面影響．如吸熱、放熱、做功等．23/332．熱力學(xué)第二定律實質(zhì)熱力學(xué)第二定律每一個表述，都揭示了大量分子參加宏觀過程方向性，進而使人們認識到自然界中進行包括熱現(xiàn)象宏觀過程都含有方向性．24/333．熱力學(xué)過程方向性實例25/33【例4】

(·秦皇島模擬)依據(jù)你學(xué)過熱學(xué)中相關(guān)知識，判斷以下說法中正確是(

)A．機械能能夠全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也能夠全部用來做功轉(zhuǎn)化成機械能B．凡與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀過程都含有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體26/33C．盡管技術(shù)不停進步，熱機效率仍不能到達100%，制冷機卻能夠使溫度降到－293℃D．第一類永動機違反能量守恒定律，第二類永動機不違反能量守恒定律，伴隨科技進步和發(fā)展，第二類永動機能夠制造出來27/33解析：機械能能夠全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引發(fā)其它改變時也能夠全部轉(zhuǎn)化為機械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象相關(guān)宏觀過程都含有方向性，在熱傳遞中，熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界幫助，B錯誤；盡管科技不停進步，熱機效率仍不能到達100%，制冷機也不能使溫度降到－293℃，只能無限靠近－273.15℃，卻永遠不能到達，C錯誤；第一類永動機違反能量守恒定律，第二類永動機不違反能量守恒定律，而是違反了熱力學(xué)第二定律，第二類永動機不可能制造出來，D錯誤．答案：A28/334．(多項選擇)關(guān)于熱力學(xué)定律，以下說法正確是(

)A．為了增加物體內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量B．對某物體做功，必定會使該物體內(nèi)能增加C．能夠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)闊釋嶋H宏觀過程是不可逆過程29/33解析：內(nèi)能改變能夠經(jīng)過做功或熱傳遞進行，故A正確；對某物體做功，若物體向外放熱，則物體內(nèi)能不一定增加，B錯誤；在引發(fā)其它改變情況下，從單一熱源吸收熱量能夠?qū)⑵淙孔優(yōu)楣?，C正確；在引發(fā)其它改變情況下，能夠?qū)崃繌牡蜏匚矬w傳向高溫物體，D錯誤；包括熱現(xiàn)象宏觀過程都含有方向性，故E正確．答案：ACE30/33布朗運動與分子熱運動

方法技巧思維提升31/33[典例]做布朗運動試驗，得到某個觀察統(tǒng)計如圖．圖中統(tǒng)計是(

)A．分子無規(guī)則運動情況B．某個微粒做布朗運動軌跡C．某個微粒做布朗運動速度—時間圖線D．按等時間間隔依次統(tǒng)計某個運動微