高中物理热学部分

1、主讲人：主讲人：殷帅殷帅大纲解析大纲解析分子动理论分子动理论 理想气体及气体实验定律理想气体及气体实验定律 热力学第一定律热力学第一定律 能量守恒定律能量守恒定律 热力学第二定律热力学第二定律 用油膜法估测分子直径实验用油膜法估测分子直径实验 对所列知识要知道其内容及对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识含义，并能在有关问题中识别和直接使用，与课程标准别和直接使用，与课程标准中中“了解了解”和和“认识认识”相当。相当。 一、分子动理论一、分子动理论 1.1.物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的 2.2.分子永不停息地做无规则运动分子永不停息地做无规则运动 3.3.分子间存在着

2、相互作用力分子间存在着相互作用力二、物体的内能二、物体的内能 1.1.分子平均动能：物体内所有分子动能的分子平均动能：物体内所有分子动能的平均值，温度是其大小的标志。平均值，温度是其大小的标志。 2.2.分子势能：由分子间相对位置决定的能分子势能：由分子间相对位置决定的能量。量。 3.3.物体内能：物理内所有分子动能和分子物体内能：物理内所有分子动能和分子势能的总和。改变物体内能的两种方式：势能的总和。改变物体内能的两种方式：做功和热传递。做功和热传递。三、热力学定律三、热力学定律1.1.热力学第一定律热力学第一定律 （1 1）内容：外界对物体做的功与物体从外界吸收）内容：外界对物体做的功与物

3、体从外界吸收的热量之和等于物体内能的变化量。的热量之和等于物体内能的变化量。 （2 2）表达式：）表达式：W+QW+QUU （3 3）符号规定：外界对物体做功，）符号规定：外界对物体做功，W W为为“+”+”。物。物体对外做功，体对外做功，W W为为“-”-”；物体从外界吸热，；物体从外界吸热，Q Q为为“+”+”；物体对外界放热，物体对外界放热，Q Q为为“-”-”。物体内能增加物体内能增加UU取取“+”+”；物体内能减少，；物体内能减少，UU取取“-”-”。第一类永动机不可能实现第一类永动机不可能实现2.2.热力学第二定律热力学第二定律 表述一：不可能使热量由低温物体传递到表述一：不可能使

4、热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。高温物体，而不引起其他变化。 表述二：不可能从单一的热源吸收热量并表述二：不可能从单一的热源吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变把它全部用来对外做功，而不引起其他变化。化。第二类永动机是不可能实现的。第二类永动机是不可能实现的。四、理想气体实验定律四、理想气体实验定律严格遵从气态方程的气体，叫做理想气体严格遵从气态方程的气体，叫做理想气体 。理想气体实验定律：玻意耳定律（等温）、理想气体实验定律：玻意耳定律（等温）、查理定律（等体）、盖查理定律（等体）、盖- -吕萨克定律（等吕萨克定律（等压）。压）。可归结为理想气体状态方程：可归结为理

5、想气体状态方程：pV=nRTpV=nRT如图，水平放置的密封气缸内被一竖直隔板分为左如图，水平放置的密封气缸内被一竖直隔板分为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内由右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内由一电热丝。气缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左一电热丝。气缸壁和隔板均绝热。初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通右两边气体温度相等。现给电热丝提供一微弱电流，通电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，电一段时间后切断电源。当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比与初始状态相比A右边气体温度升高，右边气体温度升高，左边气体温度不变左边气

6、体温度不变B左右两边气体温度都左右两边气体温度都升高升高C左边气体压强增大左边气体压强增大D右边气体内能的增加右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量量等于电热丝放出的热量 电源左左右右1（2009全国16）解析：本题考查气体和内能。当电热丝本题考查气体和内能。当电热丝通电后，右的气体温度升高气体膨胀，将隔通电后，右的气体温度升高气体膨胀，将隔板向左推，对左边的气体做功，根据热力学板向左推，对左边的气体做功，根据热力学第一定律，内能增加，气体的温度升高。根第一定律，内能增加，气体的温度升高。根据气体定律左边的气体压强增大。据气体定律左边的气体压强增大。BC正确，正确，右边气体内能的增加值为电热

7、丝发出的热量右边气体内能的增加值为电热丝发出的热量减去对左边的气体所做的功，减去对左边的气体所做的功，D错。错。答案：BC2.（2009上海9）如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同。使两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为升高相同温度达到稳定后，体积变化量为 VA、 VB，压强变化量为，压强变化量为 pA、 pB，对液面压力，对液面压力的变化量为的变化量为 FA、 FB，则，则B A A.水银柱向上移动了一段距离水银柱向上移动了一段距离B. VA VBC. pA pBD

8、. FA FB答案：AC解析：首先假设液柱不动，则首先假设液柱不动，则A、B两两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体体A：；对气体；对气体B：又初始状态又初始状态满足满足，可见使，可见使A、B升高相同温升高相同温度，度，因此，因此,因因此此液柱将向上移动，液柱将向上移动，A正确，正确，C正确；正确；由于气体的总体积不变，因此由于气体的总体积不变，因此 VA= VB，所，所以以B、D错误。错误。AAAAPPTTBBAAPPTTBBAAPPTTABPPh()AAAABAATTPPPhTTABPP ABFF一气象探测气球，在充有压强为一气象探测气球，在充有压

9、强为100atm（即（即76.0cmHg）、温度为）、温度为27.0的氦气时，体积为的氦气时，体积为3.50m3。在上升至海拔。在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36.0cmHg，气，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变。此球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变。此后停止加热，保持高度不变。已知在这一海拔高度气后停止加热，保持高度不变。已知在这一海拔高度气温为温为-48.0。求：。求：3（2009海南36）（1）氦气在停止加热前的体积；）氦气在停止加热前的体积；（2）氦气在停止加热较长一段时间

10、后的体积。）氦气在停止加热较长一段时间后的体积。解析：（：（1）在气球上升至海拔）在气球上升至海拔6.50km高空的高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程。过程中，气球内氦气经历一等温过程。根据玻意耳定律有根据玻意耳定律有 式式中中，是在此等温过程是在此等温过程末氦气的体积。由末氦气的体积。由式得式得（2）在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐）在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从从下降到与外界气体温度相同，即下降到与外界气体温度相同，即。这是一等过程这是一等过程根据盖根据盖吕萨克定律有吕萨克定律有式中，是在此等压过程末氦气的体积式中，是在此等压过程末氦气的体积。由由式得式得1 12

11、2pVpV311276.0,3.50 ,36.0,pcmHgVm pcmHg2V327.39Vm1300TK2225TK3212VVTT335.54Vm4（10山东36)一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板材料，顶面为透明玻璃板,集热器容积为集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为开始时内部封闭气体的压强为p0。经过太阳曝。经过太阳曝晒，气体温度由晒，气体温度由T0=300K升至升至T1=350K。进气口进气口 出气口出气口 （1）求此时气体的压强。）求此时气体的压强。（2）保持）保持不变，缓慢抽出部分气体，使气不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到体压强再变回到P0。求集热器内剩余气体的质量与原。求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。判断在抽气过程中剩余气体是吸热来总质量的比值。判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因。还是放热，并简述原因。1350TK答案：（1）（2）抽气过程气体体积变大，对外做功，而温度不变内能不变，由热力学第一定律知气体应吸