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专题十选考模块学案17选修3－3热学【考情分析】【考点预测】该部分涉及的知识点有分子动理论、微观量的计算、气体的状态变化、热力学第一定律、热力学第二定律、能量的转化与守恒定律．高考对该部分知识的考查覆盖的知识面比较全，对气体的考查多以计算题的形式出现，对其他知识的考查多以选择题的形式出现，预计2014年高考仍会延续往年的考试方法，所以复习中要做到全面、系统，特别是分子动理论的基本内容、固体、液体的性质和气体性质的计算等．考题1对分子动理论和内能的考查例1如图1所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与距离的函数图象如图，现把乙分子从r3处由静止释放，则下列说法正确的是()图1A．乙分子从r3到r1一直加速B．乙分子从r3到r1先加速后减速C．乙分子从r3到r1的过程中，加速度先增加后减小D．乙分子从r3到r1的过程中，两分子间的分子势能先减小后增加E．乙分子从r3到r1的过程中，两分子间的分子势能一直减小审题突破①分子的加速度决定于两分子之间的分子力，即分子引力和分子斥力的合力．②分子力做正功，分子势能减小；分子做负功，分子势能增大．解析从分子力的变化曲线可以看出：当r＝r1时，分子力为零，当rr1时，分子力表现为引力，所以乙分子从r3到r1一直加速，选项A正确．由题图可知乙分子从r3到r1的过程中，所受分子力先增大后减小，故加速度先增加后减小，选项C正确．乙分子从r3到r1的过程中，分子力做正功，两分子间的分子势能一直减小，选项E正确．答案ACE规律总结1．布朗运动与热运动的比较两种运动比较项目布朗运动热运动活动主体固体微小颗粒分子区别是微小颗粒的运动，在光学显微镜下能看到是分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是永不停息地无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击作用而引起的，它是分子做无规则运动的反映2．分子力与分子势能(1)分子力做功与分子势能分子势能的大小与分子间的距离有关，宏观上与物体的体积有关．分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做功情况有关．分子力做正功，分子势能减少；分子力做负功，分子势能增加．(2)分子力、分子势能与分子间距离的关系分子力分子势能与分子间距离的关系说明当分子间的距离r＞r0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间如果取两个分子间相距无穷远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零，分子势能Ep与分子间距离r的关距离的增大而增大．当分子间的距离r＜r0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的减小而增大.系可用如图所示的曲线表示．由图线可知，当r＝r0时，分子势能最小突破练习1．下列说法正确的是()A．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动都叫做热运动B．扩散现象说明分子间存在斥力C．给自行车轮胎打气，越来越费力，主要是由于打气过程中分子间斥力逐渐增大，引力逐渐减小的缘故D．物体的内能大小与温度、体积和物质的量有关答案D解析虽然扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，但扩散现象和布朗运动只是热运动的证明和间接反映，所以它们不能叫做热运动，故选项A错误；扩散现象说明分子间有空隙，故选项B错误；给自行车轮胎打气，越来越费力，主要是由于打气过程中分子间斥力逐渐增大的缘故，但分子间引力也是逐渐增大的，故选项C错误；分子热运动的平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关，物体中所含分子的多少与物质的量有关，而物体的内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，故选项D正确．2．如图2所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是()图2A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线C．若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表现为斥力D．随着两个分子距离的增大，分子势能一定增大答案B解析分子间距离增大时，分子引力和斥力同时减小，但斥力变化比较快，r＝r0时，引力和斥力大小相等；rr0，引力小于斥力，合力为斥力；rr0，引力大于斥力，合力为引力，选项A、C错误，B正确．若rr0，分子距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，选项D错误．3．某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M＝0.283kg·mol－1，密度ρ＝0.895×103kg·m－3，若100滴油酸的体积为1mL，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA＝6.02×1023mol－1，球的体积V与直径D的关系为V＝16πD3，结果保留一位有效数字)答案1×101m2解析一滴油酸分子的体积为1×10－6100m3＝1×10－8m3，一个油酸分子的体积V0＝MρNA，由球的体积与直径的关系得分子直径D＝36MπρNA，最大面积S＝1×10－8m3D，解得S＝1×101m2.考题2对热力学定律的考查例2(2013·江苏·12A)如图3所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，A―→B和C―→D为等温过程，B―→C和D―→A为绝热过程(气体与外界无热量交换)，这就是著名的“卡诺循环”．图3(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．A．A―→B过程中，外界对气体做功B．B―→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C―→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D―→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A―→B”、“B―→C”、“C―→D”或“D―→A”)．若气体在A―→B过程中吸收63kJ的热量，在C―→D过程中放出38kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.(3)若该循环过程中的气体为1mol，气体在A状态时的体积为10L，在B状态时压强为A状态时的23.求气体在B状态时单位体积内的分子数．(已知阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1，计算结果保留一位有效数字)审题突破①气体膨胀，对外界做功．压缩气体，外界对气体做功．②绝热过程中，外界与气体不进行热交换．解析(1)由理想气体状态方程和热力学第一定律分析，A―→B为等温过程，内能不变，气体的体积增大，气体对外做功，A错；B―→C为绝热过程，体积增大，气体对外做功，内能减小，温度降低，因此气体分子的平均动能减小，B错；C―→D为等温过程，体积减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确；D―→A为绝热过程，体积减小，外界对气体做功，内能增大，温度升高，因此气体分子的速率分布曲线变化，D错．(2)在以上循环过程中，内能减少的过程是B―→C.由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得W＝25kJ.(3)A―→B为等温过程，有pAVA＝pBVB，解得VB＝15L，B状态时单位体积内的分子数N＝NAVB，解得N≈4×1025m－3.答案(1)C(2)B―→C25(3)4×1025m－3规律总结对热力学第一定律的理解(1)三种特殊情况①若过程是绝热的，即Q＝0，W＝ΔU，外界对物体(物体对外界)做的功等于物体内能的增加量(减少量)．②若过程中不做功，即W＝0，Q＝ΔU，物体吸收(放出)的热量等于物体内能的增加量(减少量)．③若过程的始、末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量(物体对外界做的功等于物体吸收的热量)．(2)温度、内能、热量、功的比较温度内能(热能)热量功含义表示物体的冷热程度，是物体分子平均动能大小的标志，它是大量分子热运动的集体表现，对个别分子来说，温度没有意义物体内所有分子动能和分子势能的总和，它是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能是热传递过程中内能的改变量，热量用来量度热传递过程中内能转移的多少做功过程是机械能或其他形式的能和内能之间的转化过程关系温度和内能是状态量，热量和功则是过程量．热传递的前提条件是存在温度差，传递的是热量而不是温度，实质上是内能的转移突破练习4．(1)下列说法中正确的是()A．扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动B．布朗运动实际是液体分子的运动C．分子间距离增大，分子间作用力一定减小[来源:学。科。网]D．温度高的物体的内能不一定大(2)某同学给四只一样的气球充入了质量相同的空气(视为理想气体)，分两排并列放在光滑的水平面上，再在上面放一轻质硬板，而后他慢慢地站到硬板上，在此过程中气球未爆，且认为气球中气体温度不变，外界对气球中的气体做了6J的功，则此过程中气球________(填“吸收”或“放出”)的热量为________J；若换上另外一个人表演时，某个气球突然爆炸，则该气体内的气体的内能________(填“增大”或“减小”)，气体的温度________(填“升高”或“降低”)答案(1)AD(2)放出6减小降低5．(1)以下说法正确的是()A．分子间距越大，分子力越小，分子势能越大B．布朗运动不能反映液体分子的热运动C．单晶体中原子(或分子、离子)的排列都具有空间上的周期性D．当液晶中的电场强度不同时，液晶显示器就能显示各种颜色(2)一定质量理想气体的压强p随体积V的变化过程如图4所示．已知状态A的温度是300K，则状态B的温度是________K．在BC过程中气体将________(选填“吸热”、“放热”)．图4(3)1mol某种理想气体的质量和体积分别为MA和VA，每个气体分子的质量为m0，求：①阿伏加德罗常数NA；②该气体分子间的平均距离．答案(1)CD(2)900放热(3)MAm03VAm0MA解析(3)阿伏加德罗常数NA＝MAm0每个分子占据的空间体积V＝VANA将气体分子占据的空间看成立方体，则d＝3V＝3VAm0MA6．(1)以下说法正确的是()A．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，仅与单位体积内的分子数有关B．气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的C．布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，它说明液体分子永不停息地做无规则热运动[来源:学科网ZXXK]D．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小E．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能一定增大，因此压强也必然增大(2)如图5所示，用轻质活塞在汽缸内封闭一定质量理想气体，活塞与汽缸壁间摩擦忽略不计，开始时活塞距汽缸底高度h1＝0.50m，气体的温度t1＝27℃.给汽缸加热，活塞缓慢上升到距离汽缸底h2＝0.80m处，同时缸内气体吸收Q＝450J的热量．已知活塞横截面积S＝5.0×10－3m2，大气压强p0＝1.0×105Pa.求：图5①活塞距离汽缸底h2时的温度t2；②此过程中缸内气体增加的内能ΔU.答案(1)CD(2)①207℃②300J解析(2)①气体做等压变化，活塞距离汽缸底h2时温度为t2，则根据盖—吕萨克定律可得h1ST1＝h2ST2代入数据，解得t2＝207℃②在气体膨胀的过程中，气体对外做功为W＝pΔV＝1.0×105×(0.8－0.5)×5.0×10－3J＝150JΔU＝W＋Q＝450J－150J＝300J考题3对气体实验定律和气态方程的考查例3(8分)如图6所示，一直立的汽缸，由截面积不同的两个圆筒连接而成，质量均为1.0kg的活塞A、B用一长度为20cm、质量不计的轻杆连接，它们可以在筒内无摩擦地上下滑动．A、B的截面积分别为10cm2和20cm2，A和B之间封闭有一定量的理想气体，A的上方及B的下方都是大气，大气压强始终保持为1.0×105Pa.当汽缸内气体的温度为600K时，活塞处于图示位置平衡，活塞A、B到两筒的连接处的距离相等．g取10m/s2，试求：图6(1)此时汽缸内气体压强的大小；(2)当汽缸内气体的温度缓慢降至560K时，