搜索
专题十五热学专题十五热学主干知识整合专题十五│主干知识整合一、分子动理论1．分子动理论的内容：(1)物体是由大量分子组成的：分子直径的数量级为10－10m.分子的大小可用油膜法估测．将油酸分子看成一个个紧挨在一起的单分子层，若用V表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的油膜面积，则分子直径(大小)d＝VS.专题十五│主干知识整合(2)分子永不停息地做无规则运动：布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，既不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动；布朗运动现象说明液体分子在做无规则运动．(3)分子间同时存在着引力和斥力：二者均随分子间距的增大而减小，且分子斥力随分子间距变化得比较显著．分子力指引力和斥力的合力，当r＝r0(数量级是10－10m)时，分子力为零．2．气体压强的微观解释：气体压强是大量气体分子作用在单位面积器壁上的平均作用力．其微观决定因素是分子平均动能和单位体积内的分子数程度，宏观决定因素是温度和体积．专题十五│主干知识整合3．内能：物体内所有分子的动能与分子势能的总和．从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子数、分子平均动能和分子间距决定；从宏观上看，物体内能的大小由物质的量(摩尔数)、温度和体积决定．二、热力学定律1．热力学第一定律：ΔU＝Q＋W当内能增加时，ΔU为正值；当内能减少时，ΔU为负值．当外界对系统做功时，W为正值；当系统对外界做功时，W为负值．当系统从外界吸收热量时，Q为正值；当系统向外界放出热量时，Q为负值．专题十五│主干知识整合2．热力学第二定律：反映了涉及内能的宏观过程的不可逆性．(1)克劳修斯表述(热传导的方向性)：不可能使热量由高温物体传递到低温物体，而不引起其他变化．(2)开尔文表述(机械能和内能转化的方向性)：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．(第二类永动机不可能制成)专题十五│主干知识整合三、气体实验定律与理想气体的状态方程1．气体实验定律：等温变化——玻意耳定律：p1V1＝p2V2；等容变化——查理定律：p1p2＝T1T2；等压变化——盖·吕萨克定律：V1V2＝T1T2.只适用于一定质量的气体．2．理想气体状态方程：p1V1T1＝p2V2T2或pVT＝C(恒量)．适用于一定质量的理想气体．要点热点探究专题十五│要点热点探究►探究点一分子动理论阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁．分子的质量m0、分子体积V0、分子直径d等微观量可利用摩尔质量M、摩尔体积V等宏观量和阿伏加德罗常数NA求解：(1)分子质量：m0＝MNA；(2)分子的大小：球体模型V0＝16πd3，立方体模型V0＝d3；专题十五│要点热点探究(3)分子占据的空间体积：V0＝VNA＝MρNA(固体和液体可忽略分子之间的间隙，V0表示一个分子的体积；对于气体，V0表示一个分子的活动空间的体积)；(4)物质(质量为m、体积为V′)所含的分子数：n＝mMNA，n＝V′VNA.专题十五│要点热点探究例1[2011·广东卷]如图6－15－1所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是()A．铅分子做无规则热运动B．铅柱受到大气压力作用C．铅柱间存在万有引力作用D．铅柱间存在分子引力作用专题十五│要点热点探究例1D【解析】两个接触面平滑的铅柱压紧后，一个铅柱表面的分子与另一个铅柱表面的分子之间的距离很小，达到了分子间有明显作用力的范围，这时分子间的作用力表现为引力，因此下面的铅柱不脱落．D正确．专题十五│要点热点探究“用油膜法估测分子的大小”实验中，以下选项中不作为本次实验的科学依据的是()A．将油膜看成单分子层油膜B．将油膜分子近似看成球体或正立方体C．考虑了各油酸分子间的间隙D．油膜的体积等于总的分子体积之和例1变式题C【解析】本实验没有考虑各油酸分子间的间隙，而是将油膜看成单分子层油膜，故选项C不是本次实验的科学依据．专题十五│要点热点探究►探究点二分子内能及热力学定律例2[2011·广东卷]图6－15－2为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()图6－15－2专题十五│要点热点探究A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小例2A【解析】不与外界发生热交换，则Q＝0；在M向下滑动时体积减小，外界对气体做功，W＞0；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得ΔU＞0，选A.【点评】改变内能的两种方式是做功与热传递．在本题中，封闭的气体与外界无热交换，即Q＝0，改变内能是通过做功来完成的．热力学第一定律是高考中常考的内容，解题中要注意各物理量的符号．专题十五│要点热点探究如图6－15－3所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体()A．温度升高，压强增大，内能减少B．温度降低，压强增大，内能减少C．温度升高，压强增大，内能增加D．温度降低，压强减小，内能增加专题十五│要点热点探究例2变式题C【解析】外力F做正功，W＞0；绝热，Q＝0；由热力学第一定律ΔU＝Q＋W＞0，内能增加，温度升高；另外，由pVT＝C可以判断出压强增大．专题十五│要点热点探究►探究点三气体状态变化的图象问题一定质量的某种理想气体的等温、等容、等压图象变化过程变化规律图象等温变化遵循玻意耳定律pV＝C.p—V图象为双曲线，对同一气体，pV乘积大的图线对应的T高，即T2T1；p—1V图象为过原点的直线，对同一气体，斜率大的图线对应的T高，即图中T2T1专题十五│要点热点探究变化过程变化规律图象等容变化遵循查理定律pT＝C.p—T图象为过原点的直线，对同一气体，斜率大的图线对应的V小，即图中V2V1等压变化遵循盖·吕萨克定律VT＝C.V—T图象为过原点的直线，对同一气体，斜率大的图线对应的p小，即图中p2p1专题十五│要点热点探究例3为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．图6－15－4中的图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是()专题十五│要点热点探究例3B【解析】理想气体等温压缩过程，由玻意耳定律pV＝C，p－V图象为双曲线，p－1V图象为过原点的直线，选项B正确．专题十五│要点热点探究民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病．方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上．其原因是，当火罐内的气体()A．温度不变时，体积减小，压强增大B．体积不变时，温度降低，压强减小C．压强不变时，温度降低，体积减小D．质量不变时，压强增大，体积减小专题十五│要点热点探究例3变式题B【解析】当纸片燃烧完时，温度降低，这时迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，使得体积不变，等容过程，温度降低，压强减小，B对．专题十五│要点热点探究►探究点四热力学定律与气体定律的综合1．热力学第一定律适用于固体、液体、气体，而气体实验定律、状态方程均适用于理想气体．研究理想气体状态变化问题时，应先根据气体定律判断三个状态参量的变化，再依据温度的变化确定内能的变化，依据气体体积的变化确定做功情况，依据内能的变化及做功情况确定过程是吸热还是放热．2．注意理想气体分子间分子力为零，分子势能为零，所以理想气体的内能等于分子动能的总和，而温度是分子平均动能的标志，因此一定质量的某种理想气体的内能只由温度决定；非理想气体分子之间存在分子力，因此分子势能不可忽略．专题十五│要点热点探究例4(双选)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B．若气体的内能不变，其状态也一定不变C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大D．气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关专题十五│要点热点探究例4AD【解析】理想气体的内能只由温度决定，由理想气体状态方程pVT＝C可知，若气体的压强和体积都不变，温度T也不变，所以内能也一定不变，A项正确．若气体的内能不变，则温度T不变，但气体的压强和体积可以改变，B项错误．若气体的温度升高，体积增大，其压强可以不变，C项错误．由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，D项正确．【点评】本题是一道综合性比较强的试题．重点考查了与理想气体有关的因素、热力学第一定律和气体实验定律．专题十五│要点热点探究(双选)下列说法中正确的是()A．理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热量交换B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动C．质量一定的理想气体，压强不变时，温度越高，体积越大D．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体专题十五│要点热点探究变式题4CD【解析】理想气体在等温变化时，内能不改变，但可以与外界发生热交换，同时外界对气体做功或气体对外界做功，A错；布朗运动是液体分子无规则运动所引起的，但它本身并不是液体分子的运动，B错；质量一定的理想气体，压强不变时，体积随温度升高而增大，C对；根据热力学第二定律可知，D对．