优化2016届高三物理专版一轮复习配套课件检测第十一章热学

选修3-3第十一章 热学第一节 分子动理论热力学定律-4-—二三四五六A一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的

(1)分子大小①分子直径的数量级:10-10

m。𝑉②油膜法测分子直径:d=

𝑆

;V

是油滴的体积,S是水面上形成单分子油膜的面积。分子质量的数量级:10-26

kg。阿伏加德罗常数:1

mol

任何物质含有的分子数,N=6.02×1023mol-1

。2.分子永不停息地做无规则热运动扩散现象:不同物质相互接触时彼此进入对方的现象,温度

越高,扩散越快。布朗运动:悬浮在液体或气体中“小颗粒”

的无规则运动,布朗运动间接反映了

液体或气体

分子的无规则热运动。①成因:液体分子无规则运动,对固体小颗粒碰撞不平衡造成的。②特点:永不停息、无规则运动;颗粒

越小

,运动越剧烈;温度越高,运动越剧烈;运动轨迹不确定。分子间距r引、斥力关系分子力r=r0F

引=F

斥F=0r<r0F

引<F

斥F

表现为F

斥r>r0F

引>F

斥F

表现为F

引r>10r0F

引≈0、F

斥≈0F≈0-5-—

二

三

四

五

六3.分子间存在着引力和斥力分子间同时存在相互作用的

引力和斥力

,分子力为它们的

合力

。分子力的特点(r0

的数量级为10-10

m)①F

引,F

斥都随

r

增大而

减小

,随

r

减小而

增大

,但斥力比引力变化

更快

。-6-—二三四五六-7-—二三四五六平均值温度温度分子间距最小物体体积-8-—

二

三

四

五

六①微观上:物体的内能定义:物体内所有分子热运动的

动能

和分子

势能的总和叫作物体的内能。决定内能的因素分子动能、

分子势能

、

分子个数

。②宏观上:温度(T)、体积(V)、物质的量(n)。改变内能的两种方式:

做功

和

热传递

。内能与机械能的区别①物体内能是物体内大量分子所具有动能和分子势能的总和,宏观上取决于物质的量(n)、温度(T)、体积(V)。②物体机械能是物体整体运动(或弹性形变)具有的动能和势能的总和取决于质量(m)、速度(v)、高度(h)、形变(Δx)。-9-—

二

三

四

五

六1.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,一切达到热平衡状态的系统都具有相同的温度。2.两种温标单位规定关系摄氏温标(t)℃在标准大气压下,冰的熔点是0

℃,水的沸点是

100

℃(1)T=(t+273)

K(2)ΔT=Δt说明:绝对零度是低温的极限,只能无限接近,不能达到热力学温标K-273.15

℃即为0

K,绝对零度是低温的极限(T)-10-—

二

三

四

五

六四、热力学第一定律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

与外界对它所做功的和。表达式ΔU=

Q+W

。ΔU=Q+W

的几种特殊情况若过程是绝热的,则Q=0,W=ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的增加。若过程中不做功,即

W=0,则

Q=ΔU,

物体吸收的热量

等于物体内能的增加。若过程的初、末状态物体的内能不变,即

ΔU=0,则

W+Q=0

或

W=-Q,外界对物体做的功等于

物体放出的热量

。-11-—二三四五六引起其他影响减少-12-—二三四五六六、能量守恒定律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

到另一个物体,在转化或转移的过程中能量的总量保持不变。能源的利用存在能量耗散和

品质下降

。重视利用能源时对

环境

的影响。要开发新能源(如

太阳能

、生物质能、风能等)。-13-考点一考点二考点三考点四(2)气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间。如图所示,此时将每个分子占有的空间视为棱长为d

的立方体,所以d=3√𝑉。-14-考点一

考点二

考点三

考点四2.微观量与宏观量的相互关系微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm,物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。相互关系:0①一个分子的质量:m=𝑁A𝑀

𝜌𝑉m。②一个分子的体积:V=𝑉m𝑁A

𝑀𝑁A

𝜌𝑁A0==

。(注:对气体

V

为分子平均活动空间)0③物体所含的分子数:𝑉

𝑚mn=𝑉m·NA=𝜌𝑉

·NA𝑚𝜌𝑉𝑀

𝑀A

A或

n=

·N

=

·N

。𝑀④单位质量中所含的分子数:n'=𝑁A。-15-考点一考点二考点三考点四𝑛

3

2

63

10-16得

d=3ට6𝑉'

=

ඨ

6×

216

m=2.6×10-10

m。𝑛π

5×1010×3.14答案解析(1)设小颗粒棱长为a,放大600

倍后,则其体积为V=(600

a)3=0.1×10-9V'=a3=10-16

m3216质量为m=ρV'=1.0×10-15

kg含分子数为n=𝑚N=1.0×10-15×6.02×1023=5×1010(个)。𝑀

A

1.2×10-2(2)将碳分子看成球体模型,则有𝑉'

=4

π

ቀ𝑑ቁ3

=π𝑑3m3。实际体积为关闭(1)5×1010

个(2)2.6×10-10

m关闭-16-考点一考点二考点三考点四①提示:球形和立方体形。②提示:见宏观量与微观量的相互关系讲解。-17-考点一考点二考点三考点四-18-考点一考点二考点三考点四-19-考点一考点二考点三考点四选项B

错误;综合以上分析可知,当r

等于r0

时,分子势能最小,动能最大,选项C

正确;由于没有外力做功,故分子动能和势能之和在整个过程中不变,选项D

正确。答案解析关闭r0

为分子间的平衡距离;大于平衡距离时分子间为引力,小于平衡距离时,分子间为斥力;则有:r

大于平衡距离,分子力表现为引力,相互靠近时F

做正功,分子动能增加,势能减小,选项

A

正确;当r

小于r0

时,分子间的作用力表现为斥力,F

做负功,分子动能减小,势能增加,关闭B-20-考点一考点二考点三考点四①提示: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提示:分子力为零时,分子势能最小。③提示:只有分子力做功时,分子动能和势能相互转化,其总和不变。-21-考点一考点二考点三考点四名称比较内能机械能定义物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和物体的动能、重力势能和弹性势能的统称决定因素与物体的温度、体积、物态和分子数有关跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关量值任何物体都有内能可以为零测量无法测量可测量本质微观分子的无规则运动和相互作用的结果宏观物体的运动和相互作用的结果运动形式热运动机械运动联系在一定条件下可以相互转化,能量的总量守恒-22-考点一考点二

考点三

考点四考点三物体的内能、热力学第一定律、能量守恒定律1.物体的内能与机械能的比较-23-考点一

考点二

考点三

考点四2.改变内能的两种方式的比较方式名称比较项目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则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,是内能的转移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相互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-24-考点一考点二

考点三

考点四3.温度、内能、热量、功的比较含义特点温度表示物体的冷热程度,是物体分子平均动能大小的标志,它是大量分子热运动激烈程度的宏观表现,对单个分子来说,温度没有意义状态量内能(热能)物体内所有分子动能和分子势能的总和,它是由大量分子的热运动和分子的相对位置所决定的能热量是热传递过程中内能的改变量,热量用来量度热传递过程中内能转移的多少过程量功做功过程是机械能或其他形式的能和内能之间的转化过程-25-考点一考点二考点三考点四答案解析关闭M

向下滑动,压力与位移同方向,即外界对气体做正功,同时筒内气体不与外界发生热交换根据热力学第一定律,气体内能一定增加。故选项A

正确,选项B、C、D

错误关闭A-26-考点一考点二考点三考点四①提示:由温度和体积决定。②提示:仅仅由温度决定。-27-考点一考点二考点三考点四-28-考点一考点二

考点三

考点四考点四热力学第二定律1.热力学第一、第二定律的比较定律名称比较项目热力学第一定律热力学第二定律定律揭示的问题它从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系它指出自然界中出现的过程是有方向性的机械能和内能的转化当摩擦力做功时,机械能可以全部转化为内能内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能热量的传递热量可以从高温物体自发传向低温物体说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体表述形式只有一种表述形式有多种表述形式两定律的关系在热力学中,两者既相互独立,又互为补充,共同构成了热力学知识的理论基础-29-考点一考点二考点三考点四2.两类永动机的比较分类第一类永动机第二类永动机设计要求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不可能制成的原因违背能量守恒定律不违背能量守恒定律,违背热力学第二定律-30-考点一考点二考点三考点四观过程比如:热传导、摩擦生热都具有方向性,是不可逆的,故选项C

正确;根据热力学第二定律可知:内能可以全部转化为机械能,但要引起其他变化,故选项D

错误。答案解析关闭第二类永动机是指从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响的热机,即机械效率达到100%的机器,没有违背能量守恒定律,但违背了热力学第二定律,因此不可能制成,故选项A

错误,选项B

错误;热力学第二定律说明自然界进行的涉及热现象的宏关闭BC-31-考点一考点二考点三考点四提示: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-32-考点一考点二考点三考点四-33-能看到,人肉眼是看不到的,从阳光中看到的尘埃的运动是物体的机械运动,选项D

错误。答案解析关闭一摩尔任何物质都含有阿伏加德罗常数个分子,选项A

正确;分子引力与分子斥力不是一对作用力和反作用力,它们的大小不一定相等,选项B

错误;氢气分子和氧气分子的质量不同,所以1

g

氢气和1

g

氧气含有的分子数不同,选项C

错误;布朗运动只有在显微镜下才关闭A1

2

31.(2014·陕西五校二模)以下说法正确的是(

)A.无论什么物质,只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子数

B.分子引力不等于分子斥力时,违背了牛顿第三定律C.1

g

氢气和1

g

氧气含有的分子数相同,都是6.02×1023

个D.阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动-34-)1

2

32.(2014·北京理综,13)下列说法中正确的是(A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大

B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大