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专题八热学部分(选修3－3)专题定位本专题主要解决的是分子动理论和热力学定律，并从宏观和微观角度理解固、液、气三态的性质．新课程标准对本部分内容要求较低，《考试说明》明确提出“在选考中不出现难题”．高考命题的形式基本上都是小题的拼盘．高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：①分子大小的估算;②分子动理论内容的理解;③物态变化中的能量问题;④气体实验定律的理解和简单计算;⑤固、液、气三态的微观解释和理解；⑥热力学定律的理解和简单计算；⑦油膜法测分子直径等内容．应考策略由于本专题内容琐碎，考查点多，因此在复习中应注意抓好四大块知识：一是分子动理论；二是从微观角度分析固、液、气的性质；三是气体实验三定律；四是热力学定律．以四块知识为主干，梳理出知识点，进行理解性记忆．必备知识方法知识回扣1．分子动理论(1)分子动理论的基本观点是：物体是由大量分子组成的，分子在做运动，分子间存在着和.扩散现象与是分子永不停息地做无规则运动的实验基础．每个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，大量分子的集体行为受统计规律支配，表现为“”的规律.布朗运动既不是固体分子的运动,也不是液体分子的运动，它是由于频繁地撞击固体小颗粒而引起的小颗粒的运动．永不停息的无规则引力斥力布朗运动中间多、两头少液体分子(2)温度是分子的标志,物体的内能是物体内所有分子的动能和之和．(3)阿伏加德罗常数①分子的大小：直径数量级为②分子的质量：质量数量级为10-26③阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1NA＝摩尔质量分子质量(适用于情况)NA＝摩尔体积分子体积(适用于)④油膜法测分子的直径：d＝平均动能势能10－10固、液、气三种固体和液体VS2．理想气体和气体的实验定律(1)理想气体的分子模型：理想气体是为了研究问题的方便而建立的一种理想化模型．其微观模型是：分子本身无大小;分子间除碰撞外不计分子之间的相互作用力,无分子势能,内能只与温度有关;分子间的碰撞看成碰撞.(2)玻意耳定律内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p和体积V成反比；或者说，压强和体积的保持不变．此即玻意耳定律．数学表达式：pV＝C(常量)或p1V1＝p2V2.(3)查理定律内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p跟成正比,这个规律叫做查理定律.弹性乘积热力学温度T数学表达式：pT＝C.对于一定质量的理想气体，在两个确定的状态Ⅰ(p1、V0、T1)和Ⅱ(p2、V0、T2)下有p1T1＝p2T2或p1p2＝T1T2.(4)盖—吕萨克定律内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V跟成正比．数学表达式：VT＝C或V1T1＝V2T2.当一定质量的气体的三个状态参量均变化时，三个参量的关系是pVT＝C或p1V1T1＝p2V2T2.热力学温度T3．热力学定律(1)热力学第一定律一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，其表达式为ΔU＝Q＋W.ΔU、Q、W的符号规定为：外界对系统做功，W0，即W为正值；系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W0，即W为负值；外界对系统传递热量,也就是系统热量,Q0，即Q为正值；外界从系统吸收热量,也就是系统对外界放出热量,Q0，即Q为负值；从外界吸收系统内能增加，ΔU0，即ΔU为正值；系统内能减少，ΔU0，即ΔU为负值．(2)对于理想气体来说，只要不变，则内能不变．温度规律方法两种微观模型(1)球体模型(适用于固体、液体)：一个分子的体积V分＝43π(d2)3＝16πd3，d为分子的．(2)立方体模型(适用于气体)：一个分子占据平均空间：V分＝d3，d为分子间的．直径距离热点题型例析题型1对热学基础知识的理解例1有以下说法A.用“油膜法估测分子的大小”的实验中油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积B．理想气体在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比C．气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大D．控制液面上方饱和汽的体积不变，升高温度，则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大,密度增大,压强也增大E．让一小球沿碗的圆弧内壁来滚动，小球的运动是可逆过程其中正确的是__________AD以题说法由于热学知识点较多，而高考要通过一个题目来考查,因此常以多项选择的方式来进行设置题目,在复习中应注意通读教材,把握知识要点，以便对知识点作出准确判断．预测演练1下列说法中正确的是()A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动B．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素C．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同D．密闭容器中，气体的温度升高而压强不变，则单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数一定减少解析布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，它反映了颗粒周围液体分子的热运动,而并不能反映悬浮小颗粒内部分子的无规则运动，A错误．BCD题型2分子大小的估算问题例2用放大600倍的显微镜观察布朗运动，估计放大后的小颗粒(碳)体积为0.1×10－9m3,碳的密度为2.25×103kg/m3,摩尔质量是1.2×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1，则(1)该小碳粒含分子数约为多少个？(取一位有效数字)(2)假设小碳粒中的分子是紧挨在一起的，试估算碳分子的直径．解析(1)设小颗粒边长为a，放大600倍后，则其体积为V＝(600a)3＝0.1×10－9m3.实际体积为V′＝a3＝10－16216m3质量为m＝ρV′＝1.0×10－15kg含分子数为n＝mMmolNA＝1.0×10－151.2×10－2×6.02×1023个＝5×1010个(2)将碳分子看成球体模型，则有V′n＝43π(d2)3＝πd36得d＝36V′nπ＝36×10－162165×1010×3.14m＝2.6×10－10m答案(1)5×1010个(2)2.6×10－10m预测演练2用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：①向体积为V1的纯油酸中不断加入酒精．直到油酸酒精溶液总体积为V2；②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0;③先往边长为30～40cm的浅盘里倒入约2cm深的水；④用注射器往水面上滴1滴上述油酸酒精溶液；⑤等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的轮廓；⑥将画有油膜轮廓的玻璃板放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上，计算出油膜面积为Na2；⑦整理器材．上述实验操作过程中遗漏了一个什么步骤？油酸分子的直径d是多少？解析(1)遗漏步骤“将痱子粉均匀撒在水面上”(2)d＝VS＝V1V2×V0nNa2＝V1V0NnV2a2答案见解析题型3气体实验定律与热力学第一定律结合例3(8分)(1)关于分子运动和热现象的说法，正确的是________(填入正确选项前的字母)A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动B.气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加C.一定量100°C的水变成100°C的水蒸汽，其分子之间的势能增加D.第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律(2)如图1所示，竖直放置的圆筒形注射器，活塞上端接有气压表，能够方便测出所封闭理想气体的压强．开始时，活塞处于静止状态，此时气体体积为30cm3，气压表读数为1.1×105Pa.若用力向下推动活塞，使活塞缓慢向下移动一段距离,稳定后气压表读数为2.2×105Pa.不计活塞与气缸内壁间的摩擦，环境温度保持不变．①简要说明活塞移动过程中，被封闭气体的吸放热情况；②求活塞稳定后气体的体积．图1解析(2)①一定质量的理想气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律知，气体放热．(2分)②根据玻意耳定律p1V1＝p2V2得活塞移动后气体的体积为V2＝p1V1p2＝1.1×1052.2×105×30cm3＝15cm3(2分)答案(1)ACD(2)①放热②15cm3预测演练3图2所示，A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体从状态A变化到状态B时()A．体积必然变大B．有可能经过体积减小的过程C．外界必然对气体做功D．气体必然从外界吸热图2解析题图告诉我们，从状态A到状态B，压强p减小，温度T升高，由理想气体的状态方程可知，体积必然变大，A正确；两个状态中间的过程不清楚，B正确；由热力学第一定律，知TBTA，则内能UBUA，即ΔU0，而从A到B，体积增大，气体对外做功W0，所以Q0，D正确．ABD题型4气体实验定律与能量守恒定律的结合例4(1)下列说法中正确的是________A.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力B．扩散运动就是布朗运动C．蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是非晶体D．对任何一类与热现象有关的宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述(2)将1mL的纯油酸加到500mL的酒精中,待均匀溶解后，用滴管取1mL油酸酒精溶液,让其自然滴出,共200滴．现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为200cm2，则估算油酸分子的大小是____m(保留一位有效数字)．(3)如图3所示，一直立的气缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的，开始活塞被固定在A点,打开固定螺栓K，活塞下落，经过足够长时间后，活塞停在B点,已知AB＝h，大气压强为p0，重力加速度为g.①求活塞停在B点时缸内封闭气体的压强；②设周围环境温度保持不变，求整个过程中通过缸壁传递的热量Q(一定量理想气体的内能仅由温度决定)．图3解析(3)①设封闭气体的压强为p，活塞受力平衡p0S＋mg＝pS(1分)解得p＝p0＋mgS(1分)②由于气缸内封闭气体的温度不变，则内能的变化ΔU＝0(1分)由能量守恒定律可得Q＝(p0S＋mg)h(2分)答案(1)AD(2)5×10－10(3)①p0＋mgS②(p0S＋mg)h预测演练4如图4所示的圆柱形气缸固定于水平面上，缸内用活塞密封一定质量的理想气体，已知气缸的横截面积为S，活塞重为G，大气压强为p0.将活塞固定，使气缸内气体温度升高1°C，气体吸收的热量为Q1；如果让活塞可以缓慢自由滑动(活塞与气缸间无摩擦、不漏气，且不计气体的重力)，也使气缸内气体温度升高1°C，其吸收的热量为Q2.简要说明Q1和Q2哪个大些？图4解析定容过程，吸收的热量，用于增加气体的内能，ΔU1＝Q1；定压过程，吸收的热量，用于增加气体的内能和对外做功，ΔU2＋|W2|＝Q2，又ΔU2＝ΔU1，则Q1Q2.答案Q1Q2考能定时训练1．(2010·广东卷·15)如图5所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气()图5A．体积不变，压强变小B．体积变小，压强变大C．体积不变，压强变大D．体积变小，压强变小解析细管中封闭的气体,可以看成一定质量的理想气体，洗衣缸内水位升高，气体压强增大，因温度不变，故作等温度变化，由玻意耳定律pV＝C得，气体体积减小，B选项正确．答案B2．如图6所示，内壁光滑且绝热的直立气缸上方有一活塞，活塞上方有一些细砂，活塞将一定质量的空气封闭在气缸中并保持静止，现不断取走活塞上的细砂，在此过程中气缸内的气体()A．体积不断增大B．压强不断增大C．温度不断升高D．内能不断减小图6解析取活塞及细砂受力分析得,被封气体压强p＝p0＋GS,G是活塞及砂的总重力，S是气缸的横截面积．因为G↓，故p↓，B项错误．由气体状态方程得知体积不断增大，A项对，则气体对外做功，W0；因为是绝热过程，则热传递Q＝0.由ΔU＝W＋Q,得ΔU0,温度将不断降低,C错,D正确．答案AD3．(1)给体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60°C和0°C的热水和冷水(如图7所示)．关于温度，下列说法中正确的是()A．温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平