2019届-高三二轮复习专题四：热学

专题四：热学体系构建一、分子动理论内能及热力学定律二、必须掌握的三个问题1、估算问题(1)油膜法估算分子直径：V为纯油体积，S为单分子油膜面积(2)分子总数：SVdAmAmANVVNMmnNN个VVN注意：对气体而言，(3)两种模型：①球模型：334RV(适用于估算液体、固体分子直径)②立方体模型：V＝a3(适用于估算气体分子间距)。2、反映分子运动规律的两个实例(1)布朗运动：①研究对象：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒②运动特点：无规则、永不停息③相关因素：颗粒大小、温度(2)扩散现象①产生原因：分子永不停息的无规则运动②相关因素：温度练1、墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是___。(双选，填正确答案标号)a．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用b．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动c．使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速d．墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的3、对热力学定律的理解(1)改变物体内能的方式有两种，只叙述一种改变方式是无法确定内能变化的。(2)热力学第一定律：ΔU＝Q＋W中W和Q的符号可以这样确定：只要此项改变对内能增加有贡献的即为正。(3)对热力学第二定律的理解：热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但不引起其他变化是不可能的。练2(多选)、关于热力学定律，下列说法正确的是()A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程三、固体、液体和气体1、对晶体、非晶体特性的理解(1)只有单晶体，才可能具有各向异性。(2)各种晶体都具有固定熔点，晶体熔化时，温度不变，吸收的热量全部用于分子势能增加。(3)晶体与非晶体可以相互转化。(4)有些晶体属于同素异构体，如金刚石和石墨。练3、下列说法正确的是_____A、将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B、固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C、由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D、在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E、在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变2、正确理解温度的微观含义(1)温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能一定增大，(2)温度升高，并不是所有分子的动能都增大，有些分子的动能值可能减小。3、液体的饱和汽压与温度和液体的种类有关有关，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。同种液体，温度越高，饱和汽压越大；在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的。挥发性大的液体，饱和汽压大。4、相对湿度与绝对湿度和温度都有关系在绝对湿度不变的情况下，温度越高，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低，相对湿度越大，人感觉越潮湿。对人们影响较大的是相对湿度，在绝对湿度相同时，温度越高，离饱和状态越远，相对湿度越小，越容易蒸发，感觉越干燥，相反，气温越低，越接近饱和状态，相对湿度越大，感觉越潮湿。5、同一种固体，对一些液体是浸润的，对另一些液体可能是不浸润的；同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体可能是不浸润的。如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡。6、毛细现象：浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象叫毛细现象，能够发生毛细现象的管叫毛细管7、液晶的特点：(1)液晶具有液体的流动性(2)液晶具有光学各向异性(3)液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷8、对气体压强的理解(1)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞的结果，温度越高，气体分子密度越大，气体对容器壁因碰撞而产生的压强就越大。(2)地球表面大气压强可认为是大气重力产生的。练5、(多选)对下列几种固体物质的认识，正确的有()A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同四、气体实验定律和理想气体状态方程1、压强的计算(1)活塞类问题：被活塞、气缸封闭的气体，通常分析活塞或气缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律列式计算。练6、如图，一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为m的相同活塞A和B。在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体，平衡时体积均为V。已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为g，外界大气压强为p0。现假设活塞B发生缓慢漏气，致使B最终与容器底面接触。求活塞A移动的距离。练7、如图所示，固定的绝热气缸内有一质量为m的“T”形绝热活塞(体积可忽略)，距气缸底部h0处连接一U形管(管内气体的体积忽略不计)。初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离气缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差。已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，气缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为g。求：(1)初始时，水银柱两液面高度差；(2)通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两水银面相平。练8、如图，一固定的竖直气缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为m1＝2.50kg，横截面积为S1＝80.0cm2；小活塞的质量为m2＝1.50kg，横截面积为S2＝40.0cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0cm；气缸外大气的压强为p＝1.00×105Pa，温度为T＝303K。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T12l＝495K。现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移。忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10m/s2。求：(ⅰ)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，气缸内封闭气体的温度；(ⅱ)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强。(2)试管类问题：被液柱封闭的气体的压强，若应用平衡条件或牛顿第二定律求解，得出的压强单位为Pa或cmHg；hp0phABhDC练9、如图所示，玻璃管的横截面积S＝1cm2，在玻璃管内有一段质量为m＝0.1kg的水银柱和一定量的理想气体，当玻璃管平放时气体柱的长度为l0＝10cm，现把玻璃管正立，过较长时间后再将玻璃管倒立，经过较长时间后，求玻璃管由正立至倒立状态，水银柱相对于管底移动的距离是多少？(假设环境温度保持不变，大气压强取p0＝1×105Pa)练10、如图所示，长L＝100cm，粗细均匀的玻璃管一端封闭。水平放置时，长L0＝50cm的空气柱被水银柱封住，水银柱长h＝30cm。将玻璃管缓慢地转到开口向下的竖直位置，然后竖直插入水银槽，插入后有Δh＝15cm的水银柱进入玻璃管。设整个过程中温度始终保持不变，大气压强p0＝75cmHg。求：(1)插入水银槽后管内气体的压强p；(2)管口距水银槽液面的距离H。2、合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列方程求解。练11、如图所示，一连通器与贮水银的瓶M用软管相连。连通器的两支竖直放置、粗细相同且上端封闭的均匀直管A和B内充有水银，水银面的高度差为h。水银上方都是空气，气柱长约为2h。当气体的温度为T0K时，A管中气体的压强与3h高的水银柱产生的压强相等。现使气体的温度升高到1.5T0K，同时调节M的高度，使B管中的水银面的高度不变。问流入A管的水银柱的长度为多少？小结：多个研究对象的问题：由活塞、液柱相联系的“两团气”问题，要注意寻找“两团气”之间的压强、体积或位移关系，列出辅助方程，最后联立求解。(2)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的实验定律列方程求解。练12、如图，一底面积为S、内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有两个质量均为m的相同活塞A和B。在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体，平衡时体积均为v。已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为g，外界大气压强为p0。现假设活塞B发生缓慢漏气，致使B最终与容器底面接触。求活塞A移动的距离。3、“图像”类题型P—V图、P—T图、V—T图中的等温、等容、等压过程的描述、点、线、面的物理意义。练13、一粗细均匀的J形玻璃管竖直放置，短臂端封闭，长臂端(足够长)开口向上，短臂内封有一定质量的理想气体，初始状态时管内各段长度如图甲所示，密闭气体的温度为27℃，大气压强为75cmHg。求：(1)若沿长臂的管壁缓慢加入5cm长的水银柱并与下方的水银合为一体，为使密闭气体保持原来的长度，应使气体的温度变为多少？(2)在第(1)问的情况下，再使玻璃管沿绕过O点的水平轴在竖直平面内逆时针转过180°，稳定后密闭气体的长度为多少？(3)在图乙所给的pT坐标系中画出以上两个过程中密闭气体的状态变化过程。