2023版高三一轮总复习物理（新教材新高考）第十四章热学教案

1、 高考备考指南命题分析核心素养1分子动理论、液体、固体等基本知识多以选择题形式考查。2气体实验定律、理想气体状态方程和热力学定律的考查难度较高。3以汽缸、水银玻璃管等为载体的综合问题仍为考查重点。4变质量的气体问题仍然是考查重点，且难度相对较大。物理观念：分子动理论、内能、分子力、晶体、液晶、热力学定律、理想气体、气体实验定律。科学思维：油膜法、放大法、图像法、控制变量法、临界法。科学探究：测量分子直径、验证玻意尔定律。科学态度与责任：布朗运动、扩散、表面张力、浸润、固体的熔点、液晶的应用、热机的应用、永动机的特点。分子动理论内能一、分子动理论1物体是由大量分子组成的(1)分子直径大小的数量级

2、为1010 m。油膜法测分子直径：deq f(V,S)，V是油滴体积，S是单分子油膜的面积。(2)一般分子质量的数量级为1026 kg。(3)阿伏加德罗常数：1 mol的任何物质都含有相同的微粒数，这个数叫阿伏加德罗常数NA，NA6.021023 mol1。2分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：相互接触的物体的分子或原子彼此进入对方的现象。温度越高，扩散越快。(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的颗粒永不停息地做无规则运动。布朗运动反映了液体分子的无规则运动。颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈。(3)热运动：分子永不停息的无规则运动。3分子间存在着相互作用力(1)分子间

3、同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力。(2)引力和斥力都随着距离的增大而减小，但斥力比引力变化得快。(3)分子间的作用力随分子间距离变化的关系如图所示。二、温度和物体的内能1温度(1)温度在宏观上表示物体的冷热程度，在微观上表示分子的平均动能。(2)温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。2两种温标(1)摄氏温标和热力学温标的比较：两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值不同，但它们表示的温度间隔是相同的，即每一度的大小相同，tT。(2)关系：Tt273.15 K。3分子的平均动能：物体内所有分子动能的平均值叫分子的

4、平均动能。温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子做热运动的平均动能越大。4分子势能：由分子间的相互作用力的大小和相对位置决定的势能叫分子势能。宏观上，分子势能的大小与物体的体积有关。5物体的内能：物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和。物体的内能跟物体的温度和体积都有关系。一、易错易误辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)布朗运动是液体(或气体)中悬浮的固体小颗粒的运动。()(2)温度是分子平均动能的宏观表现。()(3)分子势能的大小与物体的大小没有任何关系。()(4)分子间作用力增加，分子间的势能也变大。()(5)分子间不可能同时存在斥力与引力。()二、教材习题衍生1(人教版选择性必

5、修第三册P6T4改编)(多选)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。从A点开始，他把粉笔末每隔30 s的位置记录在坐标纸上，依次得到B、C、D、J点，把这些点连线形成如图所示的折线图，则关于该粉笔末的运动，下列说法正确的是()A该折线图是粉笔末的运动轨迹B粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动C经过B点后10 s，粉笔末应该在BC的中点处D粉笔末由B到C的平均速度小于C到D的平均速度BD该折线图不是粉笔末的实际运动轨迹，分子运动是无规则的，A项错误；粉笔末受到水分子的碰撞，做无规则运动，所以粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动，B项正确；由于运动的无规则性，所以经过B点后10

6、 s，我们不知道粉笔末在哪个位置，C项错误；任意两点之间的时间间隔是相等的，所以位移越大，则平均速度就越大，故粉笔末由B到C的平均速度小于由C到D的平均速度，D项正确。2(人教版选择性必修第三册P11图1.32改编)(多选)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是()A图中两条曲线下的面积相等B图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C图中实线对应于氧气分子在100 时的情形D与0 时相比，100 时氧气分子速率出现在0400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大ABC根据图线的物理意义可知，曲线下

7、的面积表示百分比的总和，所以图中两条曲线下的面积相等，选项A正确；温度是分子平均动能的标志，且温度越高，速率大的分子所占比例越大，所以图中实线对应于氧气分子平均动能较大的情形，虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B、C正确；由图线可知，与0 时相比，100 时氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，选项D错误。3(鲁科版选择性必修第三册P8T5改编)分子势能随分子间距离变化的图像如图所示。据图分析可得()Ar1处为分子的平衡位置Br2处为分子的平衡位置Cr处，分子间的势能为最小值，分子间无相互作用力D若rr1，r越小，分子间势能越大，分子间仅有斥力存在B当

8、分子处于平衡位置时，分子间的作用力为零，分子势能最小，则r2处为分子的平衡位置，故A、C错误，B正确；若rr1，r越小，分子间势能越大，分子间的引力和斥力都越大，D错误。 微观量的估算1宏观量、微观量以及它们之间的关系的理解已知量可求量摩尔体积Vmol分子体积V0eq f(Vmol,NA)(适用于固体和液体)分子占据体积V占eq f(Vmol,NA)(适用于气体)摩尔质量Mmol分子质量m0eq f(Mmol,NA)体积V和摩尔体积Vmol分子数目neq f(V,Vmol)NA质量m和摩尔质量Mmol分子数目neq f(m,Mmol)NA2两种分子模型两种分子模型适用说明球体分子模型立方体形分

9、子模型固体液体球体模型：一个分子体积V0eq f(4,3)eq blc(rc)(avs4alco1(f(d,2)eq sup12(3)eq f(1,6)d3(d为分子的直径)气体分子模型气体立方体模型：一个分子占据的平均空间V0d3(d为分子的间距)题组突破1(微观量的估算)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为3109 m的球，已知阿伏加德罗常数为6.01023 mol1，则该蛋白的密度约为()A1103 kg/m3 B2103 kg/m3C1102 kg/m3 D2102 kg/m3A摩尔体积Veq f(4,3

10、)r3NA，由密度eq f(M,V)，解得eq f(3M,4r3NA)，代入数据得1103 kg/m3。2(固体分子模型)(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA。已知1克拉0.2克，则()Aa克拉钻石所含有的分子数为eq f(aNA,M)B每个钻石分子直径的表达式为eq r(3,f(6M103,NA)(单位为m)C每个钻石分子直径的表达式为eq r(f(6M,NA)(单位为m)D每个钻石分子的质量为eq f(M,NA)BDa克拉钻石物质的量(摩尔数)neq f(0.2a,M)，所含分子数

11、NnNAeq f(0.2aNA,M)，A项错误；钻石的摩尔体积Veq f(M103,)(单位为m3/mol)，每个钻石分子的体积V0eq f(V,NA)eq f(M103,NA)，设钻石分子的直径为d，则V0eq f(4,3)eq blc(rc)(avs4alco1(f(d,2)eq sup12(3)，联立解得deq r(3,f(6M103,NA)(单位为m)，B项正确，C项错误；根据阿伏加德罗常数的意义知，每个钻石分子的质量meq f(M,NA)，D项正确。3(气体分子模型)(多选)某气体的摩尔质量为Mmol，摩尔体积为Vmol，密度为，每个分子的质量和体积分别为m0和V0，则阿伏加德罗常数

12、NA可表示为()ANAeq f(Mmol,m0) BNAeq f(Vmol,m0)CNAeq f(Vmol,V0) DNAeq f(Mmol,V0)AB阿伏加德罗常数NAeq f(Mmol,m0)eq f(Vmol,m0)eq f(Vmol,V)，其中V为每个气体分子所占有空间的体积，而V0是气体分子的体积，故A、B正确，C错误；V0不是气体分子的质量，故D错误。 布朗运动与分子热运动扩散现象、布朗运动与热运动的比较现象扩散现象布朗运动热运动活动主体分子微小固体颗粒分子区别分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间比分子大得多的微粒的运动，只能在液体、气体中发生，肉眼观察不到分子的运动

13、，不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是无规则运动；都随温度的升高而更加剧烈联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动题组突破1(对布朗运动与扩散现象的理解)下列说法正确的是()A布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒分子的无规则运动B如果液体温度降到很低，布朗运动就会停止C液体中的扩散现象是由分子无规则运动产生的D两个接触在一起的固体间不能发生扩散现象C布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，不是颗粒分子的无规则运动，A项错误；理论上，只有温度降到绝对零度，分子热运动才会停止，但绝对零度无法达到，B项错误；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，液体中的扩散现象是由于液体分子的无规则运动引起的，C项

14、正确；固体的分子也在不停地做无规则运动，同时固体分子之间也存在间隙，所以扩散现象不仅发生在气体和液体之间，固体之间也会发生扩散现象，D项错误。2(扩散现象、布朗运动、分子热运动的比较)(2021滨州模拟)新型冠状病毒在世界范围内的肆虐，给人们的生命财产造成了重大损失。为了杀死病毒，预防传染，人们使用乙醇消毒液和免洗洗手液(如图所示)，两者的主要成分都是酒精，则下列说法正确的是()A在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是由于酒精分子做布朗运动B在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关C使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是液体蒸发的缘故D使用免洗洗手液洗手后，洗手

15、液中的酒精由液态变为同温度的气体的过程中，内能不变C在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子扩散的结果，扩散现象本质就是分子无规则的运动，故A、B错误；使用免洗洗手液时，手部很快就干爽了，这是蒸发现象，故C正确；洗手液中的酒精由液态变为同温度的气体的过程中，温度不变，分子平均动能不变，但是分子之间的距离变大，分子势能增大，所以内能增大，故D错误。 分子间的作用力分子势能物体的内能1分子力和分子势能随分子间距变化的规律如下：项目分子力F分子势能Ep随分子间距变化图像(r0：1010 m)随分子间距的变化情况rr0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引r0F引和F

16、斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引F斥，F表现为引力r增大，分子力做负功，分子势能增加；r减小，分子力做正功，分子势能减小rr0F引F斥，F0分子势能最小，但不为零r10r0F引和F斥都已十分微弱，可以认为F0分子势能为零2判断分子势能变化的两种方法(1)根据分子力做功判断。分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加；(2)利用分子势能与分子间距离的关系图线判断。但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似但意义不同，不要混淆。3分子动能、分子势能、内能、机械能的比较能量分子动能分子势能内能机械能定义分子无规则运动的动能由分子间相对位置决定的势能所有分子的

17、热运动动能和分子势能的总和物体的动能、重力势能和弹性势能的总和决定因素温度(决定分子平均动能)分子间距温度、体积、物质的量跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关备注温度、内能等物理量只对大量分子才有意义，对单个或少量分子没有实际意义4改变内能的两种方式题组突破1(分子力、分子势能与分子间距离的关系)(2020全国卷)分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，rr1时，F0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能_(填“减小”“不变”或”增大”)；在间距由r2减小到r1的过程中，

18、势能_(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r1处，势能_(填“大于”“等于”或“小于”)零。解析若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，分子力做正功，势能减小；由r2减小到r1的过程中，分子力仍做正功，势能减小；在间距为r1处，势能小于零。答案减小减小小于2(物体的内能)给一定质量、温度为0 的水加热，在水的温度由0 上升到4 的过程中，水的体积随着温度升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。某研究小组通过查阅资料知道：水分子之间存在一种结合力，这种结合力可以形成多分子结构，在这种结构中，水分子之间也存在相互作用的势能。在水反常膨胀的过程中

19、，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的。关于这个问题下列说法中正确的是()A水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功B水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功C水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功D水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功D温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，故A、B错误；由题意，在水反常膨胀的过程中，虽然体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的，说明了分子之间的相互作用力对分子做负功，即吸收的热

20、量一部分用于克服分子间的结合力做功，故C错误，D正确。固体、液体和气体一、固体和液体1固体固体通常可分为晶体和非晶体，其结构和性质见下表：分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性微观结构组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列注意：多晶体中每个小晶体间的排列无规则无规则2液体(1)液体的表面张力作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直。大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。(2)液晶液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可

21、以自由移动位置，保持了液体的流动性。液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。二、气体1气体压强(1)产生的原因由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。(2)决定因素宏观上：决定于气体的温度和体积。微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度。2理想气体(1)宏观模型：在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体。注意实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。(2)微观模型：理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能。3气体实

22、验定律玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律表达式p1V1p2V2eq f(p1,T1)eq f(p2,T2)或eq f(p1,p2)eq f(T1,T2)eq f(V1,T1)eq f(V2,T2)或eq f(V1,V2)eq f(T1,T2)图像4理想气体的状态方程(1)表达式：eq f(p1V1,T1)eq f(p2V2,T2)或eq f(pV,T)C。(2)适用条件：一定质量的理想气体。一、易错易误辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形。()(2)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体。()(3)液体表面层分子之间的距离比内部要小些。()(4)单晶体的所有物理

23、性质都是各向异性的。()(5)一定质量的理想气体，保持温度不变时，体积增大，压强减小。()二、教材习题衍生1(人教版选择性必修第三册P41T1改编)如图所示，把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就变钝了。产生这一现象的原因是()A玻璃是非晶体，熔化再凝固后变成晶体B玻璃是晶体，熔化再凝固后变成非晶体C熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧D熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张C玻璃是非晶体，熔化再凝固后仍然是非晶体，A、B两项错误；玻璃裂口尖端放在火焰上烧熔后变钝，是表面张力的作用，表面张力具有减小表面积的作用，即使液体表面绷紧，C项正确，D项错误。2(鲁科版选择性必修第三册P43

24、T3改编)如图所示，把一条细棉线的两端系在铁丝环上，棉线处于松驰状态。将铁丝环浸入肥皂液里，拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜，这时薄膜上的棉线仍是松弛的。用烧热的针刺破b侧的薄膜，观察到棉线的形状为()ABCDC先把棉线圈系在铁丝环上，再把环在肥皂液里浸一下，使环上布满肥皂液薄膜。膜中分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，所以产生收缩的效果。用烧热的针刺破b侧的薄膜，a中的薄膜能使a的表面积最小，故C正确，A、B、D错误。3(人教版选择性必修第三册P30T3改编)如图所示，向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略

25、)。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是360 cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2 cm2，吸管的有效长度为20 cm，当温度为25 时，油柱离管口10 cm。(1)吸管上标刻温度值时，刻度是否应该均匀；(2)估算这个气温计的测量范围。解析(1)由于罐内气体压强始终不变，所以eq f(V1,T1)eq f(V2,T2)，eq f(V1,T1)eq f(V,T)，Veq f(V1,T1)Teq f(362,298)T，Teq f(298,362)SL由于T与L成正比，则刻度是均匀的。(2)Teq f(298,362)0.2(2010)K1.6 K故这个气温计可以

26、测量的温度范围为(251.6) (251.6) ，即23.426.6 。答案(1)刻度是均匀的(2)23.426.6 固体、液体的性质1晶体和非晶体的理解(1)凡是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。(2)凡是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。(3)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性。(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。2液体表面张力的理解形成原因表面层分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分

27、界线表面张力的效果表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小题组突破1(多选)(2020江苏卷)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体，下列关于玻璃的说法正确的是()A没有固定的熔点B天然具有规则的几何形式C沿不同方向的导热性能相同D分子在空间上周期性排列AC根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)在空间上不呈周期性排列的固体，它没有一定规则的外形，它的物理性质在各个方向上是相同的，叫各向同性，它没有固定的熔点。故选AC。2(多选)下列说法中正确的是()A把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，这是水表

28、面存在表面张力的缘故B在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互吸引力C将玻璃管道裂口放在火上烧，它的尖端就变圆，是熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故D漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，这是油滴液体呈各向同性的缘故AC水的表面张力托起针，A项正确；B、C、D也是表面张力产生的现象，B、D错误，C项正确。 气体压强的理解与计算1气体压强(1)产生原因：大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。(2)决定因素：从微观上说，质量一定的气体，压强由气体分子的平均动能和分子数密度

29、决定；从宏观上说，气体的压强由气体体积和温度共同决定。2气体压强计算的两类模型模型图示方法解析活塞模型图1图2图1中活塞的质量和图2液体的质量均为m，活塞或管的横截面积均为S，外界大气压强为p0图1活塞平衡有：p0SmgpSpp0eq f(mg,S)图2中的液柱也可以看成“活塞”，液柱处于平衡状态有：pSmgp0Spp0eq f(mg,S)p0液gh连通器模型同一液体中的相同高度处压强一定相等气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来。则有：(外界大气压强为p0)pBgh2pA又pAp0gh1则pBp0g(h1h2)典例1已知大气压强为p0，重力加速度为g，图中各装置均处于静止状态，图中液体密度

30、均为，求被封闭气体的压强。图1图2图3图4图5解析题图1中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知p1SghSp0S得p1p0gh题图2中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上F下有pASghSp0S得p2pAp0gh题图3中，仍以B液面为研究对象，有pAghsin 60pBp0得p3pAp0eq f(r(3),2)gh题图4中，以液面A为研究对象，由二力平衡得p4S(p0gh1)S得p4p0gh1题图5中，从开口端开始计算：右端为大气压强p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强pbp0g(h2h1)，而a气柱的压强papbgh3p0g(h2h1h3)。答案图1：p0gh图2：p0

31、gh图3：p0eq f(r(3),2)gh图4：p0gh1图5：pap0g(h2h1h3)pbp0g(h2h1)平衡状态下气体压强的求法液片法选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方法，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强力平衡法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强等压面法在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处的压强pp0gh，p0为液面上方的压强跟进训练如图所示，汽缸由两个截面不同的圆筒连接而成，活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动，

32、A、B的质量分别为mA12.0 kg、mB8.0 kg，横截面积分别为SA4.0102 m2、SB2.0102 m2，一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间，活塞外侧与大气相通，大气压强p01.0105 Pa，重力加速度g取10 m/s2。图1图2(1)汽缸水平放置达到如图1所示的平衡状态，求气体的压强p1。(2)将汽缸竖直放置，达到平衡，如图2所示，求气体的压强p2。解析(1)汽缸处于题图1所示的位置时，汽缸内气体压强为p1，对于活塞和杆，由力的平衡条件得p0SAp1SBp1SAp0SB解得p11.0105 Pa。(2)汽缸处于题图2所示位置时，汽缸内气体压强为p2，对于活塞和杆，由力的平衡条

33、件得p0SAp2SB(mAmB)gp2SAp0SB解得p21.1105 Pa。答案(1)1.0105 Pa(2)1.1105 Pa 气体实验定律与理想气体状态方程1利用气体实验定律解决问题的基本思路2几个重要的推论(1)查理定律的推论：peq f(p1,T1)T(2)盖吕萨克定律的推论：Veq f(V1,T1)T(3)理想气体状态方程的推论：eq f(p0V0,T0)eq f(p1V1,T1)eq f(p2V2,T2)3分析气体状态变化的问题要抓住三点(1)弄清一个物理过程分为哪几个阶段。(2)找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的。(3)明确哪个阶段应遵循什么实验定律。单独气体的状态变化问

34、题典例2(2020全国卷)如图所示，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H18 cm的U形管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h04 cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l12 cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1283 K，大气压强p076 cmHg。(1)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？(2)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？解析(1)设密封气体初始体积为V1，压强为p1，左、右管的截面积均为S，密封气体先经等温压缩过程体积变为V2，压强变为p2。由玻意

35、耳定律有p1V1p2V2设注入水银后水银柱高度为h，水银的密度为，按题设条件有p1p0gh0p2p0ghV1(2Hlh0)S，V2HS联立式并代入题给数据得h12.9 cm。(2)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3，温度变为T2，由盖吕萨克定律有eq f(V2,T1)eq f(V3,T2)按题设条件有V3(2Hh)S联立式并代入题给数据得T2363 K。答案(1)12.9 cm(2)363 K“关联”气体的状态变化问题典例3如图所示，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平

36、衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：(1)抽气前氢气的压强；(2)抽气后氢气的压强和体积。解析(1)设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得(p10p)2S(p0p)S得p10eq f(1,2)(p0p)。(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氮气的压强和体积分别为p2和V2。根据力的平衡条件有p2Sp12S由玻意耳定律得p1V1p102V0p2V2p0V0由于两活塞用刚性杆连接，故eq f(V12V0,2S)eq f(V0V2,S)联立式解

37、得p1eq f(1,2)p0eq f(1,4)pV1eq f(4p0pV0,2p0p)。答案(1)eq f(1,2)(p0p)(2)eq f(1,2)p0eq f(1,4)peq f(4p0pV0,2p0p)跟进训练1(2021湖南卷)小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量m1600 g、截面积S20 cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量m21 200 g的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为600.0

38、g时，测得环境温度T1300 K。设外界大气压强p01.0105 Pa，重力加速度g取10 m/s2。(1)当电子天平示数为400.0 g时，环境温度T2为多少？(2)该装置可测量的最高环境温度Tmax为多少？解析(1)整个系统处于平衡状态，汽缸内的气体发生等容变化，当电子天平的示数为600.0 g时，细绳对铁块的拉力大小F1m2g6 N，根据牛顿第三定律可知右端细绳对轻杆的拉力大小为F1，对轻杆根据平衡条件可得左端细绳对轻杆的拉力大小也为F1，根据牛顿第三定律可知左端细绳对活塞向上的拉力大小为F1，对活塞根据平衡条件有F1p1Sp0Sm1g，解得p1p0，当电子天平的示数为400.0 g时，

39、右端细绳对铁块的拉力大小F2m2g4 N，同理，对活塞有F2p2Sp0Sm1g，解得p20.99105 Pa，由查理定律得eq f(p1,T1)eq f(p2,T2)，解得T2297 K。(2)分析可知，气体的温度越高绳的张力越小，当绳中的张力为零时，系统的温度最高，此时对活塞有p3Sp0Sm1g，解得p31.03105 Pa，由查理定律得eq f(p1,T1)eq f(p3,Tmax)，解得最高温度Tmax309 K。答案(1)297 K(2)309 K2(2021全国乙卷)如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C粗细均匀，A、B两管的上端封闭，C管上端开口，三管的下端在同一水平

40、面内且相互连通。A、B两管的长度分别为l113.5 cm，l232 cm。将水银从C管缓慢注入，直到B、C两管内水银柱的高度差h5 cm。已知外界大气压为p075 cmHg。求A、B两管内水银柱的高度差。解析对于B中的气体，初态：pB1p0，VB1l2S，末态：pB2p0ph，VB2l2S，由玻意耳定律得pB1VB1pB2VB2，解得l230 cm，设B管中水银比A管中水银高x cm，对A中气体，初态：pA1p0，VA1l1S，末态：pA2pB2px，VA2l1(l2l2x)S，由玻意耳定律得pA1VA1pA2VA2，解得x1 cm。答案1 cm 气体状态变化图像1对几种图像的理解类别图线特点

41、图像pVpVCT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远peq f(1,V)pCTeq f(1,V)，斜率kCT，即斜率越大，温度越高pTpeq f(C,V)T，斜率keq f(C,V)，即斜率越大，体积越小VTVeq f(C,p)T，斜率keq f(C,p)，即斜率越大，压强越小2图像的应用与转换(1)利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系。(2)转换技巧如图1所示，V1对应虚线为等容线，A、B分别是虚线与T2、T1两线的交点，可以认为从B状态通过等容升压到A状态，温度必然升高，所以T2T1。如图2所示，

42、A、B两点的温度相等，从B状态到A状态压强增大，体积一定减小，所以V2V1。图1图2典例4(多选)(2021华大联考)一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其peq f(1,V)图线如图所示，变化顺序为abcda，图中ab段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与eq f(1,V)轴垂直。则()Aab，压强减小、温度不变、体积增大Bbc，压强增大、温度降低、体积减小Ccd，压强不变、温度降低、体积减小Dda，压强减小、温度升高、体积不变AC由图像可知，ab过程，气体压强减小而体积增大，气体的压强与体积倒数成正比，则压强与体积成反比，气体发生的是等温变化，A项正确；由理想气体状态方程eq

43、 f(pV,T)C可知eq f(p,f(1,V)CT，由题图可知，图像上的各点与坐标原点连线的斜率即为CT，所以b对应的温度最低，bc过程温度升高，由图像可知，同时压强增大，且体积也增大，B项错误；由图像可知，cd过程，气体压强p不变，而体积V变小，由理想气体状态方程eq f(pV,T)C可知气体温度降低，C项正确；由图像可知，da过程，气体体积V不变，压强p变小，由理想气体状态方程eq f(pV,T)C可知，气体温度降低，D项错误。气体状态变化图像的分析方法1明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上

44、的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。2明确图像斜率的物理意义：在VT图像(pT图像)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。3明确图像面积的物理意义：在pV图像中，pV图线与V轴所围面积表示气体对外界或外界对气体所做的功。跟进训练1如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是()ATATB，TBTC BTATB，TBTC DTATC，TBVA，故TBTA；而状态B到状态

45、C是一个等容过程，有eq f(pB,TB)eq f(pC,TC)，因为pBpC，故TBTC；对状态A和C有eq f(2p0f(3,5)V0,TA)eq f(f(3,5)p02V0,TC)，可得TATC，综上分析可知C项正确。2一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图所示，pT和VT图像各记录了其部分变化过程，求：(1)温度为600 K时气体的压强；(2)在pT图像上将温度从400 K升高到600 K的变化过程补充完整。解析(1)气体从400 K升高到600 K过程中已知p11.0105 Pa，V12.5 m3，T1400 K，V23 m3，T2600 K，由理想气体状态方程有eq f(

46、p1V1,T1)eq f(p2V2,T2)得p2eq f(p1V1T2,T1V2)1.25105 Pa。(2)气体从T1400 K升高到T3500 K，经历了等容变化，由查理定律eq f(p1,T1)eq f(p3,T3)，得气体压强p31.25105 Pa气体从T3500 K变化到T2600 K，经历了等压变化，画出两段直线如图。答案(1)1.25105 Pa(2)见解析图热力学定律与能量守恒定律一、热力学第一定律和能量守恒定律1改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)热传递。2热力学第一定律(1)内容：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。(2)表达式：UQ

47、W。3能量转化和守恒定律(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。(2)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机。它是不可能制成的。二、热力学第二定律1常见的两种表述：(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。(2)开尔文表述：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。热机工作过程示意图制冷机工作过程示意图2第二类永动机：违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机。这类永动机不违背能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律，也是不可能制成

48、的。一、易错易误辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和。()(2)物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加。()(3)根据热力学定律，热机的效率可以达到100%。()(4)温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同。()(5)满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行。()二、教材习题衍生1(人教版选择性必修第三册P53T1改编)用活塞压缩汽缸里的空气(可看作理想气体)，对空气做了900 J的功，气体内能增加了690 J，则此过程()A气体从外界吸收热量210 JB气体向外界放出热量210 JC气体从外界吸收热量1 11

49、0 JD气体向外界放出热量1 110 JB由热力学第一定律知UWQ则QUW690 J900 J210 J，故向外界放热，B项正确。2(人教版选择性必修第三册P63T2改编)(多选)下列现象中能够发生的是()A一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体CDA选项违背热力学第二定律，不可能发生；B项蒸汽机的能量损失不可避免，不可能把蒸汽机的内能全部转化为机械能，违背了热力学第二定律，不能发生；C项泥、水自动分离现象能发生，不违背热力学第二定律，只

50、是系统的势能减少了；D项中电冰箱消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，能发生。故选CD。3(人教版选择性必修第三册P64T3改编)用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图)，现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是()图图A自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B自由膨胀前后，气体的压强不变C自由膨胀前后，气体的温度不变D容器中的气体在足够长的时间内，还能全部自动回到A部分C分子时刻在做无规则的热运动，故A错误；自由膨胀后，温度不变，体积变大，由气体状态方程可知，压强变小，故B错误；自由膨胀过程中由于不受

51、阻力作用，因此气体不做功，由于容器绝热，因此Q0，由UWQ可知，气体内能不变，因此温度也不变，故C正确；根据热力学第二定律可知，气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故D错误。 热力学第一定律的理解1热力学第一定律UQW(1)符号法则。符号WQU外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减小(2)三种特殊情况。过程含义内能变化物理意义绝热Q0UW外界对物体做的功等于物体内能的增加等容W0QU物体吸收的热量等于物体内能的增加等温U0WQ外界对物体做的功等于物体放出的热量2做功和热传递的区别与联系两种方式做功热传递区别内能变化情况外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体

52、的内能减少物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少从运动形式上看做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动的转化热传递是通过分子之间的相互作用，使同一物体的不同部分或不同物体间的分子热运动发生变化从能量的角度看做功是其他形式的能与内能相互转化的过程不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移能的性质变化情况能的性质发生了变化能的性质不变联系做一定量的功或传递一定量的热量在改变内能的效果上是相同的题组突破1(热力学第一定律理解)如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的()A温度升高，内能增加600 JB温度升高，内能减少20

53、0 JC温度降低，内能增加600 JD温度降低，内能减少200 JA据题，外界对气体做功，W800 J，气体向外散热，则Q200 J，根据热力学第一定律得，气体内能的增量UWQ800 J200 J600 J，即内能增加600 J；对于一定质量的理想气体，内能增加，温度必然升高，A项正确。2(热力学第一定律的应用)(2021山东卷)如图所示，密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中，小瓶内气体()A内能减少B对外界做正功C增加的内能大于吸收的热量D增加的内能等于吸收的热量

54、B由于越接近矿泉水瓶口，水的温度越高，因此小瓶上浮的过程中，小瓶内温度升高，内能增加，A错误；在小瓶上升的过程中，小瓶内气体的温度逐渐升高，压强逐渐减小，根据理想气体状态方程eq f(pV,T)C，气体体积膨胀，对外界做正功，B正确；由以上分析，小瓶上升时，小瓶内气体内能增加，气体对外做功，根据热力学第一定律UWQ，由于气体对外做功，因此吸收的热量大于增加的内能，C、D错误。故选B。 热力学第二定律的理解及应用1热力学第二定律的理解与应用(1)在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”的含义。“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。“不产生其他

55、影响”的含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。(2)热力学第二定律的实质：热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。(3)热力学第二定律提示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如：2两类永动机的理解第一类永动机第二类永动机不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器违背能量守恒定律，不可能制成不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成题组突破1(热力学第二定律的理

56、解)(2020全国卷T33(1)改编)下列关于能量转化过程的叙述，只违背热力学第二定律的是()A汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响D冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内CA项中燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时通过热传递向空气散热，这既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；B项中冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律；C项中某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他

57、影响，故违背热力学第二定律；D项中制冷机消耗电能工作时，从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响，这既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。2(两类永动机的理解)关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是()A第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律B第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律C由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的D第一类永动机违反热力学第一定律，第二类永动机违反热力学第二定律，A、B两

58、项错误；由热力学第一定律可知W0，Q0，但UWQ可以等于0，C项错误；由热力学第二定律可知D中的现象是可能的，但会引起其他变化。 气体实验定律与热力学定律的综合解决热力学定律与气体实验定律的综合问题的基本思路典例(多选)(2021全国乙卷)如图，一定质量的理想气体从状态a(p0、V0、T0)经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态a。对于ab、bc、ca三个过程，下列说法正确的是()Aab过程中，气体始终吸热Bca过程中，气体始终放热Cca过程中，气体对外界做功Dbc过程中，气体的温度先降低后升高Ebc过程中，气体的温度先升高后降低ABE气体从a到b的过程中，体积V不变，压强p增大，则外界对气

59、体不做功，根据理想气体状态方程eq f(pV,T)C，可知气体的温度T升高，故气体的内能增加，根据热力学第一定律UWQ，可知气体从外界吸收热量，A正确；气体从c到a的过程中，体积V减小，压强p不变，则外界对气体做功，根据理想气体状态方程eq f(pV,T)C，可知气体的温度T降低，故气体的内能减少，根据热力学第一定律UWQ，可知气体向外界放出热量，B正确，C错误；气体在b和c状态时，pbVbpcVc2p0V0，从b、c连线上任取一点，该点的pVpbVbpcVc，根据理想气体状态方程eq f(pV,T)C，可知气体从b到c的过程中温度先升高后降低，D错误，E正确。跟进训练1(2021全国乙卷T3

60、3仿真题)一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其pV图像如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴，M、N在同一等温线上。下列说法正确的是()A气体从状态M到状态N的过程中温度先降低后升高B气体从状态N到状态Q的过程中温度先升高后降低C气体从状态N到状态Q的过程中放出热量D气体从状态Q到状态M的过程中外界对气体所做的功大于气体从状态M到状态N的过程中气体对外界所做的功D根据pV图像中等温线的特点可知，气体从状态M到状态N的过程中温度先升高后降低，A错误；气体从状态N到状态Q的过程中，体积不变，压强变大，故气体的温度升高，内能增大，结合热力学第一定律可知，该过程气体吸收