搜索
第一讲分子动理论气体及热力学定律考点一分子动理论内能及热力学定律释疑3大考点理清知识体系突破三个重点1．估算问题(1)油膜法估算分子直径：d＝VSV为纯油酸体积，S为单分子油膜面积(2)分子总数：N＝nNA＝mMm·NA＝VVmNA[注意]对气体而言，N≠VV个。(3)两种模型：球模型：V＝43πR3(适用于估算液体、固体分子直径)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研究对象：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒运动特点：无规则、永不停息布朗运动相关因素：颗粒大小、温度产生原因：分子永不停息的无规则运动扩散现象相关因素：温度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正贡献的即为正。(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。[题点全练]1．正误判断。(1)液体温度越高，布朗运动会越激烈。()(2)显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性。()(3)悬浮在空气中做布朗运动的PM2.5微粒，气温越高，运动越剧烈。()(4)扩散现象不仅能发生在气体和液体中，固体中也可以。()(5)将一个分子从无穷远处移动到无限靠近另一个分子，则这两个分子间的分子力先增大后减小最后再增大。()(6)当分子间距离增大时，分子间的引力减小，斥力增大。()√√√√√×(7)若两分子间距离减小，分子间斥力增大，引力减小，合力为斥力。()(8)当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小。()(9)只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数。()(10)用阿伏加德罗常数和某种气体的密度，就可以求出该种气体的分子质量。()(11)只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出该气体分子的体积。()××√××(12)一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能。()(13)外界对系统做功，其内能一定增加。()(14)一定质量的理想气体发生绝热膨胀时，其内能不变。()(15)一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能增大。()(16)热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体。()(17)自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的。()√××√√√(18)热量不可以自发地从低温物体传递到高温物体，是因为违背了热力学第一定律。()(19)“第一类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律。()(20)“第二类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律。()×√×2.(2019·江苏高考)由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为________(选填“引力”或“斥力”)。分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中________(选填“A”“B”或“C”)的位置。解析：水滴表面层使水滴具有收缩的趋势，因此水滴表面层中，水分子之间的作用力为引力；水分子之间，引力和斥力相等时，分子间距r＝r0，分子势能最小；当分子间表现为引力时，分子间距离rr0，因此，小水滴表面层中水分子Ep对应于位置C。答案：引力C3．(2019·东北三省四市二模)下列说法正确的是________。A．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律C．对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大D．用温度计测量温度是根据热平衡的原理E．随着科技的发展，热机的效率定能达到100%解析：热传递存在方向性是说热量只能自发地从高温物体传向低温物体，空调的制冷过程是热量从温度较高的室内传到温度较低的制冷剂，再通过压缩制冷剂将热量传到室外，而制热过程也是这样进行的，故A错误。第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律，故B正确。理想气体内分子之间的相互作用忽略不计，所以理想气体的内能仅仅与温度有关，对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大，故C正确。用温度计测量温度是根据热平衡的原理，故D正确。根据热力学第二定律可知，即使科学技术有长足进步，将来的热机的效率也达不到100%，故E错误。答案：BCD4．(2019·衡水中学模拟)关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是________。A．在10r0(r0为分子间作用力为零的间距，其值为10－10m)距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零C．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小D．分子间距离越大，分子间的斥力越小E．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢解析：分子间同时存在引力和斥力，在平衡距离以内表现为斥力，在平衡距离以外表现为引力，在10r0距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力，A正确。设分子平衡距离为r0，分子距离为r，当r＞r0，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；当r＜r0，分子力表现为斥力，分子距离越小，分子势能越大；故当r＝r0，分子力为0，分子势能最小；由于分子势能是相对的，其值与零势能点的选择有关，所以分子距离为平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，B、C错误。分子间同时存在引力和斥力，两个分子间的距离变大的过程中，分子斥力与分子引力都减小，分子间引力变化总是比斥力变化慢，D、E正确。答案：ADE考点二固体、液体和气体的性质理清知识体系理解三个问题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形体，如金刚石和石墨。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，温度越高，分子的平均动能越大。(2)温度越高，物体分子动能总和增大，但物体的内能不一定越大。3．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。[题点全练]1．正误判断。(1)大颗粒的盐磨成了细盐，就变成了非晶体。()(2)单晶体的某些物理性质具有各向异性，而多晶体和非晶体是各向同性的。()(3)单晶体和多晶体都有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。()(4)晶体在各个方向上的导热性能相同时，表现为各向同性。()(5)单晶体的某些物理性质具有各向异性。()(6)太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果。()(7)液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部。()×√√√√√×(8)液体表面的分子间距离大于分子间的平衡距离，使得液面有表面张力。()(9)叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用。()(10)液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征。()(11)液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点。()(12)当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大。()(13)空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越快。()(14)用热针尖接触金属表面的石蜡，熔化区域呈圆形，这是晶体各向异性的表现。()√√√√×××(15)漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是因为油滴液体呈各向同性的缘故。()(16)雨水没有透过布雨伞是因为液体分子表面张力的原因。()(17)在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零。()(18)压强变大时，分子间的平均距离必然变小。()(19)当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小。()(20)影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距。()×√××√√2．(2019·武汉调研)气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空。航天员从太空返回时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是________。A．气体并没有对外做功，气体内能不变B．B中气体可自发地全部退回到A中C．气体温度不变，体积增大，压强减小D．气体体积膨胀，对外做功，内能减小E．气体体积变大，气体分子单位时间对容器壁单位面积碰撞的次数将变少解析：由于气闸舱B内为真空，所以气体在扩张过程中不会对外做功，系统与外界没有热交换，所以气体内能不变，故A正确，D错误；根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观自然变化都是不可逆的，故B错误；气体温度不变，由pV＝C可知，体积增大，压强减小，故C正确；气体体积变大，压强减小，由压强微观解释可知，气体分子单位时间对容器壁单位面积碰撞的次数将变少，故E正确。答案：ACE3．(2019·江西名校联考)夏天的中午，雨过天晴，高三学生甲同学从家里出发骑自行车前往学校上课，则下列说法正确的是_________。A．出发前，甲同学给自行车打气，若环境温度不变，发现越打气越困难，这是因为自行车车胎内气体气压增大B．出发后，甲同学感觉十分闷热，潮湿，这是因为此时空气相对湿度较大，人体皮肤水分不会蒸发C．甲同学经过学校内池塘边时，发现池塘中莲花的花粉散落在水中，并且在缓慢运动，这是花粉在水中做布朗运动D．来到教室，甲同学看到教室外的玻璃窗已经被雨水打湿，雨水附着在玻璃上，说明水对玻璃是浸润的E．开始上课后，为了给教室降温，甲同学打开空调，此时空调机从教室内吸收的热量少于向教室外排放的热量解析：车胎容积一定，向自行车内打气时，车胎内的气体越来越多，环境温度不变，气体压强越来越大，用打气筒打气时，车胎内气体对打气筒的压力越来越大，所以打气时感觉越来越费力，故选项A正确；感觉十分闷热，潮湿，这是因为此时空气相对湿度较大，人体皮肤表面的汗液难以蒸发，故选项B错误；布朗运动是微小颗粒的运动，在光学显微镜下能看到，较大的颗粒不做布朗运动，所以发现池塘中莲花的花粉散落在水中，并且在缓慢运动，这不是布朗运动，故选项C错误；浸润指液体与固体发生接触时，液体附着在固体表面或渗透到固体内部的现象，此时看到教室外的玻璃窗已经被雨水打湿，雨水附着在玻璃上，说明水对玻璃是浸润的，故选项D正确；空调机在制冷过程中，从教室内吸收的热量少于向教室外放出的热量，因为电能也部分转化为热能，故选项E正确。答案：ADE4．(2019·青岛模拟)如图是一定质量的理想气体的pT图，气体从a→b→c→a完成一次循环，关于气体的变化过程。下列说法正确的是________。A．气体在a态的体积Va小于在c态的体积VcB．a→b过程气体的分子数密度变大C．b→c过程外界对气体做的功等于气体放出的热量D．c→a过程气体压强增大，从微观讲是由于气体分子与器壁碰撞的频繁程度增大引起的E．若a→b过程气体吸热300J，c→a过程放热400J，则c→a过程外界对气体做功100J解析：c→a过程气体压强增大，温度降低，根据pVT＝C可知体积减小，故气体在a态的体积Va小于在c态的体积Vc，故A正确；a→b过程是等容变化，气体的分子数密度不变，故B错误；b→c过程是等温变化，气体内能不变，ΔU＝0，气体体积增大，气体对外界做功，W0，由热力学第一定律得：Q＝ΔU－W＝－W0，气体吸收热量，由以上分析可知，b→c过程气体对外界做的功等于气体吸收的热量，故C错误；c→a过程温度降低，气体分子的平均动能减小，气体压强增大，体积减小，气体的分子数密度增大，所以从微观讲是由于气体分子与器壁碰撞的频繁程度增大引起的，故D正确