分子动理论气体以及热力学定律

1、关于分子动理论气体及热力学定律第1页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第13讲分子动理论气体及热力学定律 第2页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四1(2013新课标全国卷33)(1)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近在此过程中，下列说法正确的是_A分子力先增大，后一直减小B分子力先做正功，后做负功C分子动能先增大，后减小D分子势能先增大，后减小E分子势能和动能之和不变第3页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四(2)如图7131，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通

2、，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V0，气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和p0/3；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为V0/4.现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡已知外界温度为T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦求：第4页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四图7131(i)恒温热源的温度T；(ii)重新达到平衡后，左气缸中活塞上方气体的体积Vx.第5页，共66页，2022年，5月20日

3、，11点11分，星期四解析(1)由分子动理论的知识，当两个分子相互靠近，直至不能靠近的过程中，分子力先是表现为引力且先增大后减小，之后表现为分子斥力，一直增大，所以A选项错误；分子引力先做正功，然后分子斥力做负功，分子势能先减小再增大，分子动能先增大后减小，所以B、C正确，D错误因为只有分子力做功，所以分子势能和分子动能的总和保持不变，E选项正确第6页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第7页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第8页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四(ii)当把阀门K打开重新达到平衡后，由于右侧上部分气体要充入左侧

4、的上部，且由两式知M1gM2g，打开活塞后，左侧活塞降至某位置，右侧活塞升到顶端，气缸上部保持温度T0等温变化，气缸下部保持温度T等温变化第9页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第10页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四2(2013新课标全国卷33)(1)关于一定量的气体，下列说法正确的是_A气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D气体从外界吸收热量，其内能一定增加E气体在等压膨胀过程中温度一定升高第11页，共

5、66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四(2)如图7132，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置玻璃管的下部封有长l125.0 cm的空气柱，中间有一段长为l225.0 cm的水银柱，上部空气柱的长度l340.0 cm.已知大气压强为p075.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱长度变为l120.0 cm.假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离图7132 第12页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四解析(2)以cmHg为压强单位，在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为p1p0p2设活塞下推后，下部空气柱的压强为

6、p1，由玻意耳定律得p1l1p1l1如图，设活塞下推距离为l，则此时玻璃管上部空气柱的长度为l3l3l1l1l第13页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四设此时玻璃管上部空气柱的压强为p2，则p2p1p2由玻意耳定律得p0l3p2l3由至式及题给数据解得l15.0 cm答案(1)ABE(2)15.0 cm第14页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四近三年浙江卷的试题都是由一小一大组成的，小题是选择题的形式大题是计算题的形式热点聚焦(1)分子动理论、物体的内能(2)气体压强的计算(3)气体实验定律的应用(4)热力学定律的理解及应用命题趋势2014年高考对本

7、专题内容的考查仍将以分子动理论和热力学定律及气体状态方程应用为重点，以组合题形式出现 第15页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四考向一分子动理论与气体实验定律的组合 第16页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第17页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第18页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第19页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四(2)如图7133所示，两端开口的U形玻璃管两边粗细不同，粗管横截面积是细管的2倍管中装入水银，两管中水银面与管口距离均为12 cm，大气压强为p075 c

8、mHg.现将粗管管口封闭，然后将细管管口用一活塞封闭并将活塞缓慢推入管中，直到两管中水银面高度差达6 cm为止，求活塞下移的距离(假设环境温度不变)图7133 第20页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四解析(1)选项A中的物质不明确状态，若是气体，要考虑分子间距，则选项A错误；布朗运动观察到的是悬浮颗粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，则选项B错误；温度是分子平均动能的标志，则选项C正确；两分子间距增大，分子力可能增大，也可能减小，则选项D错误第21页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四(2)设粗管中气体为气体1，细管中气体为气体2.对粗管中气体

9、1：有p0L1p1L1右侧液面上升h1，左侧液面下降h2，有S1h1S2h2，h1h26 cm，得h12 cm，h24 cm，L1L1h1解得：p190 cmHg对细管中气体2：有p0L1p2L2，p2p1h解得：L29.375 cm因为hL1h2L2，解得：h6.625 cm答案(1)C(2)6.625 cm第22页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四应用气体实验定律的解题思路(1)选择对象即某一定质量的理想气体；(2)找出参量气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)认识过程认清变化过程是正确选用物理规律的前提；(4)列出方程选用某一实验定律或气态方

10、程，代入具体数值求解，并讨论结果的合理性. 第23页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四【预测1】 (1)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图7134中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是()图7134 第24页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四A在rr0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B在rr0时，分子间作用力表现为引力，在两分子靠近时，引力做正功，分子势能减小，分子动能增大，选项A正确；在rr0时，分子间作用力表现为斥力，在

11、两分子靠近时，斥力做负功，分子势能增大，分子动能减小，选项B错误；在rr0时，引力和斥力相等，分子力为零，分子势能最小但不为零，分子动能最大，选项C正确，D错误；只有分子力做功，分子势能和分子动能之和保持不变，选项E正确第28页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第29页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四水银柱移动过程中，外界对气体做功Wp0SL11050.410448102 J1.92 J，由热力学第一定律知内能变化为：UWQ1.92 J3 J1.08 J，即内能增加1.08 J.答案(1)ACE(2)291.2 K(或18.2 )内能增加增加1.0

12、8 J第30页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四【预测2】 (1)根据分子动理论，对下列现象解释正确的是_ (填入正确选项前的字母)A花香袭人，说明分子永不停息地做无规则运动B海绵容易压缩，说明分子间存在引力C滴进水中的红墨水迅速散开，说明分子间存在斥力D浑浊液静置后变澄清，说明分子间既有引力又有斥力第31页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四图7136 第32页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四(3)现在轿车已进入普通家庭，为保证驾乘人员人身安全，汽车增设了安全气囊，它会在汽车发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸时

13、产生气体(假设都是N2)充入气囊，以保护驾乘人员若已知爆炸瞬间气囊容量为70 L，氮气的密度1.25102 kg/m3，氮气的平均摩尔质量M0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数NA6.021023 mol1，试估算爆炸瞬间气囊中N2分子的总个数N(结果保留一位有效数字)第33页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四解析(1)花香袭人是分子做无规则运动的结果，选项A正确；海绵容易压缩是因为海绵有许多小孔，选项B错；滴进水中的红墨水迅速散开说明分子永不停息地做无规则运动，选项C错；浑浊液静置后变澄清是因为颗粒受重力作用下沉，选项D错第34页，共66页，2022年，5月20日，

14、11点11分，星期四答案(1)A(2)ab增大(3)21026个第35页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四考向二热力学定律、内能与气体实验定律的组合1.热力学第一定律：UQW2在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等第36页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第37页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四【典例

15、2】 (2013江苏卷，12A)如图7137所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，AB和CD为等温过程，BC和DA为绝热过程(气体与外界无热量交换)这就是著名的“卡诺循环”图7137第38页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四该循环过程中，下列说法正确的是_AAB过程中，外界对气体做功BBC过程中，气体分子的平均动能增大CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DDA过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化第39页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第40页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，

16、星期四解析由理想气体状态方程和热力学第一定律分析，AB为等温过程，内能不变，气体的体积增大，气体对外做功，A错；BC过程为绝热过程，体积增大对外做功，因此内能减小，气体分子的平均动能减小，B错；CD为等温过程，体积减小，分子数密度增大，单位时间内碰撞单位面积的分子数增多，C项正确； DA为绝热过程，体积减小，外界对气体做功内能增大，温度升高，因此气体分子的速率分布曲线变化，D错第41页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四答案CBC2541025m3第42页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四牢记以下的几个结论：(1)热量不能自发地由低温物体传递给高温物体

17、；(2)气体压强是由气体分子频繁地碰撞器壁产生的，压强大小与分子热运动的剧烈程度和分子密度有关；(3)做功和热传递都可以改变物体的内能，理想气体的内能只与温度有关；(4)温度变化时，意味着物体内分子的平均动能随之变化，并非物体内每个分子的动能都随之发生同样的变化.第43页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四【预测3】 (1)在研究性学习的过程中，针对能源问题、大气污染问题同学们提出了如下四个活动方案，从理论上讲可行的是()A利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的全部内能转化为机械能是可能的B制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下C将房屋顶盖上太阳能板，可

18、直接用太阳能来解决照明和热水问题D汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝第44页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四(2)如图7138所示，汽缸放置在水平平台上，活塞质量10 kg，横截面积50 cm2，厚度1 cm，汽缸全长21 cm，汽缸质量20 kg，大气压强为1105 Pa，当温度为7 时，活塞封闭的气柱长10 cm，若将汽缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通g取10 m/s2，求：图7138汽缸倒置时，活塞封闭的气柱多长；当温度多高时，活塞刚好接触平台 第45页，共66页，2022年，

19、5月20日，11点11分，星期四解析(1)利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的全部内能转化为机械能是不可能的，因为它违反了热力学第二定律，A错误；因为绝对零度是下限温度，故制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下是不可能的，B错误；将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题是可行的，C正确；汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，使它们自发地分离是不可能的，D错误第46页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第47页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四答案(1)C(2)15 cm100 第48页，共66页，2022

20、年，5月20日，11点11分，星期四【预测4】 (1)关于热力学定律，下列说法正确的是()A在一定条件下物体的温度可以降到0 KB物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C吸收了热量的物体，其内能一定增加D压缩气体总能使气体的温度升高第49页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四(2)如图7139所示，一定量的气体放在体积为V0的容器中，室温为T0300 K，有一光滑导热活塞C(不占体积)将容器分成A、B两室，B室的体积是A室的两倍，A室容器上连接有一U形管(U形管内气体的体积忽略不计)管两边水银柱高度差为76 cm，B室容器中连接有阀门S，可与大气相通(外界大气压等于76 c

21、m汞柱产生的压强)求：第50页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四图7139将阀门S打开后，A室的体积变成多少？打开阀门S后将容器内的气体从300 K分别加热到400 K和540 K，U形管内两边水银面的高度差各为多少？第51页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四解析(1)根据热力学第三定律绝对零度不可能达到，故A错误；物体从外界吸收热量，对外做功，根据热力学第一定律可知内能可能增加、减少或不变，故C错误；压缩气体，外界对气体做正功，气体可能向外界放热，内能可能减少，温度降低，故D错误；物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功而引起其他变化，B正确第52页

22、，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第53页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四第54页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四考向三热学基本知识与气体实验定律的组合第55页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四(2)我国“蛟龙”号深海探测船载人下潜超过七千米，再创载人深潜新纪录在某次深潜实验中，“蛟龙”号探测到990 m深处的海水温度为280 K某同学利用该数据来研究气体状态随海水深度的变化如图71310所示，导热良好的气缸内封闭一定质量的气体，不计活塞的质量和摩擦，气缸所处海平面的温度T0300 K，压强p01 at

23、m，封闭气体的体积V03 m3.如果将该气缸下潜至990 m深处，此过程中封闭气体可视为理想气体第56页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四图71310求990 m深处封闭气体的体积(1 atm相当于10 m深的海水产生的压强)下潜过程中封闭气体_(填“吸热”或“放热”)，传递的热量_(填“大于”或“小于”)外界对气体所做的功第57页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四答案(1)C(2)2.8102 m3放热大于第58页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四【预测5】 (1)下列说法中正确的是()A被活塞封闭在气缸中的一定质量的理想气体

24、，若体积不变，压强增大，则气缸在单位面积上，单位时间内受到的分子碰撞次数增加B在完全失重的情况下，密闭容器内气体压强为零C分子间的距离r存在某一值r0，当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时，分子间斥力小于引力D布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的分子无规则运动的反映第59页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四(2)如图71311所示的导热汽缸固定于水平面上，缸内用活塞密封一定质量的理想气体，外界大气压强保持不变，现使汽缸内气体温度由27 缓慢升高到87 ，此过程中气体对活塞做功240 J，内能增加了60 J活塞与汽缸间无摩擦、不漏气，且不计气体的重力，活塞可以缓慢自由滑动则：图71311缸内气体从外界吸收了多少热量？升温后缸内气体体积是升温前气体体积的多少倍？第60页，共66页，2022年，5月20日，11点11分，星期四解析(1)一定质量的理想气体，若体积不变，压强增大，