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第14讲分子动理论气体及热力学定律网络构建高考概况考什么1．分子动理论、气体实验定律及理想气体状态方程；2．固体、液体的性质，热力学定律；3．估算法、图象法等。怎么考1.以选择题的形式考查分子动理论、热力学定律、微观量的计算等知识，难度中等偏下；2．以计算题的形式考查气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一定律等知识，难度中等。怎么办1．熟练掌握分子动理论的基础知识，物体内能、热和功的相关概念和热力学定律；2．加深对气体参量与力学部分关系的理解，掌握对气体实验定律和热力学定律的综合问题的解答方法；3．还要注意考试说明中涉及的所有考点，能够对相关知识点直接识别。基础细说·规律小结1．分子动理论(1)分子大小①阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1。②分子体积：V0＝VmolNA(占有空间的体积)。③分子质量：m0＝MmolNA。④油膜法估测分子的直径：d＝。(2)分子热运动的实验基础：和布朗运动。①扩散现象特点：温度越高，扩散越快。②布朗运动特点：液体内固体小颗粒永不停息、的运动，颗粒、温度，运动越剧烈。(反映了液体分子的无规则运动，但并非液体分子的无规则运动)VS扩散现象无规则越小越高(3)分子间的相互作用力和分子势能①分子力：分子间引力与斥力的。分子间距离增大，引力和斥力均；分子间距离减小，引力和斥力均，但斥力总比引力变化得。②分子势能：分子力做正功，分子势能；分子力做负功，分子势能；当分子间距为r0时，分子势能最小。合力减小增大快减小增大2．固体和液体(1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同。晶体具有确定的。单晶体表现出各向，多晶体和非晶体表现出各向。晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化。(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于态和态之间。液晶具有性，在光学、电学物理性质上表现出各向。(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到的趋势，表面张力的方向跟液面。3．气体实验定律(1)等温变化：pV＝C或p1V1＝p2V2；(2)等容变化：pT＝C或p1T1＝p2T2；(3)等压变化：VT＝C或V1T1＝V2T2；(4)理想气体状态方程：pVT＝C或p1V1T1＝p2V2T2。熔点异性同性固液流动异性最小相切4．热力学定律(1)物体内能变化的判定：温度变化引起分子的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起的变化。(2)热力学第一定律①公式：ΔU＝；②符号规定：外界对系统做功，W0，系统对外界做功，W0；系统从外界吸收热量，Q0，系统向外界放出热量，Q0。系统内能增加，ΔU0，系统内能减少，ΔU0。(3)热力学第二定律①热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递的表述)。②不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响(按机械能和转化的方向性表述)。③第二类永动机是的。(4)第一类永动机违背了能量守恒，不可能实现；第二类永动机不违背能量守恒，但违背热力学第二定律，也不可能实现。平均动能分子势能W＋Q方向性内能不可能制成两种微观模型(1)球体模型(适用于固体、液体)：一个分子的体积V0＝43πd23＝16πd3，d为分子的。(2)立方体模型(适用于气体)：一个分子占据的平均空间V0＝d3，d为分子间的。直径距离热点考向·突破提升1分子动理论、内能一般以选择题形式考查，常涉及分子力、分子力做功与分子势能变化，内能的影响因素，微观量的估算等知识。解析分子直径大约是10－10m，PM2.5的直径要比分子大的多，因此A错；PM2.5在空气中的运动属于固体小颗粒的运动，是布朗运动，不属于分子运动，B正确；温度越高，分子运动越剧烈，PM2.5活动越剧烈，C错；倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度，D正确；PM2.5中颗粒小一些的，其他颗粒的碰撞使其更不平衡，故其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈，E正确。拓展提升对分子动理论的理解(1)掌握两个关系①分子力与分子间距的关系，分子势能与分子间距的关系。②分子力做功与分子势能变化的关系。(2)阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的桥梁，掌握宏观与微观的联系。类题演练1．[2015·洛阳统考](多选)下列说法正确的是()A．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息的做无规则热运动B．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关C．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小D．如果气体分子总数不变，温度升高，气体分子的平均动能一定增大，因此压强也增大E．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小解析布朗运动是固体颗粒的无规则运动，它说明了液体分子的无规则热运动。因此A选项是错误的。气体分子单位时间与器壁单位面积的碰撞的次数，与单位体积的分子数以及分子的冲撞速度有关，而分子的平均动能直接影响到冲撞速度，因此B选项是正确的。分子力表现为引力时，随分子间距减小，分子力做正功，分子势能减小；当分子力表现为斥力时，随分子间距减小，分子力做负功，分子势能增大，所以当分子间引力和斥力平衡时，分子势能最小，C选项正确。气体分子总数不变时，如果体积不变，气体分子的平均动能随温度的升高而增大，压强也增大，如果体积变大，压强就不一定增大，D选项错误。不管是分子间的引力还是斥力都是随分子间距增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力变化更快，E选项正确。2．[2015·太原模拟](多选)根据分子动理论，下列说法正确的是()A．水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力B．在一定条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素C．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大E．墨水中小炭粒在不停地做无规则运动，反映液体分子在做无规则运动解析水和酒精混合后的体积小于原体积之和，说明分子间有间隙，并非分子间存在引力，所以A选项错误。分子永不停息的无规则热运动，所以在一定条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，所以B选项正确。一个气体分子所占有的空间等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比，所以C选项错误。当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距增大而做正功，分子势能减小；当分子力表现为引力时，随分子间距增大而做负功，分子势能增大，所以D选项正确。固体小颗粒在液体中不停地做无规则运动就是布朗运动，它反映液体分子的无规则热运动，所以E选项正确。2热力学定律与固体、液体性质一般以选择题或填空题形式考查，常常涉及热力学定律的理解和应用，固体液体的性质等。解析甲图中两个分子从很远处逐渐靠近的过程中，分子引力和斥力都增大，但引力大于斥力，分子力表现为引力并且分子力先增大后减小，当减小到零后，随两分子靠近，分子力表现为斥力，并且逐渐增大，因此A选项错误。图乙中是单分子油膜，因此油膜厚度就可以视为分子直径，所以B选项是正确的。丙图中氯化钠是晶体，它的结构是有规律的，具有空间上的周期性，C选项是正确的。丁图中，猛推木质推杆，由于速度快，热传递没来得及进行，只有外界对气体做功，内能增大，压强变大，温度升高，D选项是错误的。戊图中，电冰箱通过压缩机做功，把热量从低温物体向高温物体传递，E选项是正确的。拓展提升热力学第一定律的灵活应用(1)应用热力学第一定律时，要注意各符号正负的规定，并要充分考虑改变内能的两个因素：做功和热传递。不能认为物体吸热(或对物体做功)，物体的内能一定增加。(2)若研究物体为气体，对气体做功的正负由气体的体积决定，气体体积增大，气体对外做功，W为负值；气体的体积减小，外界对气体做功，W为正值。(3)三种特殊情况①若过程是绝热的，则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)。类题演练3．[2015·江西一模](多选)下列说法中正确的是()A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显C．一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大D．一定温度下，饱和汽的压强是一定的E．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间只有引力，没有斥力，所以液体表面具有收缩的趋势解析A项，摩尔体积除以阿伏加德罗常数算出的是气体分子占据的空间，气体分子间的空隙很大，所以气体分子占据的空间不等于气体分子的体积，故A错误；B项，悬浮在液体中的固体微粒越小，来自各方向的撞击抵消的越少，撞击越不平衡，则布朗运动就越明显，故B正确；C项，一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大，故C正确；D项，当温度不变时，饱和汽的压强也是不变的，故D正确；E项，分子间的引力和斥力是同时存在的，有引力的同时也一定有斥力，故E错误。4．[2015·江苏高考](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。解析晶体都具有固定的熔点，选项A正确；蜂蜡是非晶体，选项B错误；晶体的微粒在空间的排列是规则的，选项C错误；石墨和金刚石的物质微粒排列结构不同，导致了它们的物理性质不同，选项D正确。3气体实验定律和理想气体状态方程一般以计算题的形式考查，常常涉及气体压强的计算，三个实验定律和理想气体状态方程等知识。答案127℃点击观看考点视频解析设大气压强为p0，末状态时气缸内的压强为p，对气缸内的气体分析，由理想气体状态方程得p0LSt＋273＝pL－L10S300①对活塞受力分析，由平衡条件得mg＋pS＝p0S②联立①②，代入数据，得t＝127℃。拓展提升应用气体实验定律或气体状态方程解题的步骤(1)选对象——根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定。(2)找参量——找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式。(3)认过程——过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析才能确定。认清变化过程是正确选用物理规律的前提。(4)列方程——根据研究对象状态变化的具体方式，选用气体方程或某一实验定律，代入具体数值，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。类题演练5.[2015·课标全国卷Ⅱ]如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度为l＝10.0cm，B侧水银面比A侧的高h＝3.0cm。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h1＝10.0cm时将开关K关闭。已知大气压强p0＝75.0cmHg。(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度；答案(1)12.0cm解析(1)以cmHg为压强单位。设A侧空气柱长度l＝10.0cm时的压强为p；当两侧水银面的高度差为h1＝10.0cm时，设空气柱的长度为l1，压强为p1。由玻意耳定律得pl＝p1l1①由力学平衡条件得p＝p0＋h②打开开关K放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，直到B侧水银面低于A侧水银面h1为止。由力学平衡条件有p1＝p0－h1③联立①②③式，并代入题给数据得l1＝12.0cm④(2)此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。答案(2)13.2cm解析