第14章热学-新高考物理复习课件

第14章

热学考点54气体、固体、液体考点53分子动理论考点55

热力学定律与能量守恒定律考点56

实验：用油膜法估测分子大小考点53分子动理论必备知识整合提升核心方法重难突破

方法1分子热运动的理解

方法2分子间作用力和分子势能

必备知识整合提升1．物质是由大量分子组成的(1)分子的体积①分子的体积很小，它的直径数量级约为________m.②用油膜法估测分子的直径：让油酸在水面上散开形成单分子油膜，如图所示，设油酸的体积为V，在水面上散开的面积为S，则油酸分子的直径.(2)分子的质量分子的质量很小，一般分子质量的数量级是10－26kg.(3)阿伏加德罗常数1mol的任何物质中所含的分子数叫阿伏加德罗常数，NA＝_________________．6.02×10-23mol-110-102．分子做永不停息的无规则运动——分子热运动(1)扩散现象两种不同的物质接触后，彼此进入对方的现象叫扩散现象．温度越高，扩散越_____．(2)布朗运动悬浮在液体(或气体)中的________在永不停息地做________运动．①特点：微粒越________，温度越________，布朗运动越显著．②原因：微粒受周围液体(或气体)分子的撞击作用不平衡而产生的．③实质：布朗运动是________无规则的运动，并不是________的运动，但间接反映了________运动的无规则性．分子快悬浮微粒分子高无规则微粒小3．分子间存在相互作用的引力和斥力分子之间的引力和斥力同时存在，通常分子力是指分子间引力和斥力的合力．分子力与分子间距离的关系如图所示，由图可知，分子间的引力和斥力都随分子间距离的________而________．但斥力比引力变化得________．(1)当r＝r0(平衡距离)时，F引＝F斥，分子力为零．(2)当r＞r0时，F引＞F斥，分子力表现为引力．(3)当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为斥力．(4)当r>________(即r＞10－9m)时，分子力已经变得十分微弱，可以忽略不计，可认为分子间作用力为零．快增大减小10r0液体的性质介于气体和固体之间．液体一方面像固体，具有一定的________，不易压缩；必备知识整合提升(3)当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为斥力．(3)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，记下量筒中滴入1mL溶液所需加入油酸酒精溶液的________，计算出每滴溶液中所含纯油酸的________．B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应[海南儋州一中2019统测](多选)关于气体压强，下列说法中正确的是()核心方法重难突破命题点1气压的微观解释C．气体被压缩时，内能可能不变4．分子势能分子间存在相互作用力，分子间具有由它们的________决定的势能叫分子势能．分子势能的改变与分子力_______有关：分子力做正功，分子势能________，分子力做负功，分子势能增加，且分子力做多少功，分子势能就改变多少．分子势能与________间距的关系：(1)当________时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子力做负功，分子势能增加．(2)当________时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子力做负功，分子势能增加．(3)当________时，分子势能最小，但不为零，为负值(选两分子相距无穷远时的分子势能为零)．做功相对位置减小r=r0r<r0r>r0分子核心方法重难突破方法1分子热运动的理解[课标全国Ⅱ2015·33(1)，5分](多选)关于扩散现象，下列说法正确的是()A．温度越高，扩散进行得越快B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的【解析】扩散现象是物质分子做无规则运动产生的，在气体、液体、固体中都能发生；温度越高，扩散现象越明显；这是一种物理现象，不是化学反应，所以选项A、C、D正确，选项B、E错误．【答案】ACD例1方法2分子间作用力和分子势能[北京理综2018·14，6分]关于分子动理论，下列说法正确的是()A．气体扩散的快慢与温度无关B．布朗运动是液体分子的无规则运动C．分子间同时存在着引力和斥力D．分子间的引力总是随分子间距的增大而增大【解析】气体扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，故A错误；布朗运动为悬浮在液体中的固体微粒的运动，不是液体分子的热运动，固体微粒运动的无规则性是液体分子运动的无规则性的间接反映，故B错误；分子间斥力与引力是同时存在的，分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小，故C正确，D错误．【答案】C例2考点54气体、固体、液体必备知识整合提升核心方法重难突破

方法3气体实验定律的应用

方法4气体实验定律的图像问题概率命题思维拓展

命题点1气压的微观解释

命题点2对饱和汽压的理解

命题点3理想气体状态方程的应用命题点4固体和液体相关问题必备知识整合提升1．气体(1)气体分子运动的特点分子间距离大约是分子直径的10倍，分子间________十分微弱，可忽略不计；分子沿各个方向运动的机会均等．(2)描述气体的状态参量①温度：摄氏温标(t)，热力学温标(T)，T＝t＋__________，温度是____________的标志．②体积：气体分子占据的空间，即气体所充满的容器的________．③压强：气体作用在器壁单位面积上的压力．273.15K作用力分子平均动能容积(3)三个实验定律(4)理想气体①在________、________下都遵从气体实验定律的气体叫理想气体．②理想气体状态方程：.(5)气体分子运动的规律温度是分子平均动能的标志．对确定的气体而言，温度与分子运动的________有关，温度_______，气体分子热运动的平均速率越大．分子的速率按一定的规律分布，呈“________、________”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大，如图所示．平均速率任何温度两头少任何压强越高中间多(6)气体压强的微观解释①气体压强的产生原因(微观解释)大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生持续、均匀的作用力，从而产生压强．②影响气体压强的两个因素a．气体分子的平均动能，从宏观上看由气体的________决定．b．单位体积内的分子数，从宏观上看与气体的________有关．温度体积(7)饱和汽与饱和汽压①动态平衡在相同时间内回到水中的分子数等于离开水面的分子数，这时，水蒸气的________不再增大，液体水也不再减少，液体与气体之间达到了平衡状态．这种平衡是一种________．宏观的蒸发也就停止了．②饱和汽与未饱和汽与液体处于________的蒸汽叫饱和汽．没有达到饱和状态的蒸汽叫未饱和汽．③饱和汽压在一定温度下，饱和汽的压强一定，叫饱和汽压．未饱和汽的压强小于饱和汽压．饱和汽压随______的升高而增大，与液体的______有关，与________无关．密度动态平衡动态平衡温度种类体积(8)空气的湿度①空气的绝对湿度空气的湿度可以用空气中所含水蒸气的________来表示，这样表示的湿度叫空气的绝对湿度．②空气的相对湿度用空气中水蒸气的________与同一温度时水的________之比来描述空气的潮湿程度，这样表示的湿度叫空气的相对湿度．压强饱和汽压压强2．固体(1)定义固体是指以________形式存在的物质的总称，是物质的一种凝聚态．(2)特点①有一定的________和________，在外力作用下显示出一定的刚性．②固体没有________，________也很小．体积固态形状流动性可压缩性①要判断一种物质是晶体还是非晶体，关键是看有无确定的________，有确定熔点的是晶体，无确定熔点的是非晶体．②几何外形是指自然生成的形状，若___________，是单晶体；若形状不规则，有两种可能，即为多晶体或非晶体，凭此一项不能最终确定物质是否为晶体．③从导电、导热等物理性质来看，物理性质_________的是单晶体，_________的可能是多晶体，也可能是非晶体．(3)晶体与非晶体各向异性熔点各向同性形状规则3．液体液体的性质介于气体和固体之间．液体一方面像固体，具有一定的________，不易压缩；另一方面又像气体，没有一定的形状，具有________．(1)液体表面张力①形成的原因：液体表面层中分子间距离比液体内部____________，分子间作用力表现为________．②表面特征：表面层中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张紧的弹性薄膜．③表面张力的方向：和液面_____，垂直于液面上的各条分界线．④表面张力的效果：使液体表面具有______的趋势，使液体表面积趋于_______，而在体积相同的条件下，______表面积最小．分子间距离大体积引力流动性相切球形收缩最小(2)浸润与不浸润一种液体会______某种固体并______在固体的表面上，这种现象叫________．一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体表面，这种现象叫不浸润．(3)毛细现象浸润液体在细管中____的现象，以及不浸润液体在细管中_____的现象，称为毛细现象．(4)液晶有些化合物像液体一样具有________，而其光学性质与某些晶体相似，具有________，人们把这类化合物叫液晶．它是一种介于固态和液态之间的__________.下降附着上升润湿流动性中间态物质各向异性浸润核心方法重难突破方法3气体实验定律的应用[课标全国Ⅱ2017·33(2)，10分]一热气球体积为V，内部充有温度为Ta的热空气，气球外冷空气的温度为Tb.已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g.(1)求该热气球所受浮力的大小；(2)求该热气球内空气所受的重力；(3)设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量．例1【解析】(1)设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为

①在温度为T时的体积为VT，密度为②由盖－吕萨克定律得③联立①②③式得④气球所受的浮力f＝ρ(Tb)gV⑤联立④⑤式得⑥(2)气球内热空气所受的重力为G＝ρ(Ta)gV⑦联立④⑦式得⑧(3)设该气球还能托起的最大质量为m1，由力的平衡条件得m1g＝f－G－m0g⑨联立⑥⑧⑨式得【答案】方法4气体实验定律的图像问题[课标全国Ⅰ2018·33(1)，5分](多选)如图，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体，下列说法正确的是()A．过程①中气体的压强逐渐减小B．过程②中气体对外界做正功C．过程④中气体从外界吸收了热量D．状态c、d的内能相等E．状态d的压强比状态b的压强小例2【解析】过程①中气体发生等容变化，温度逐渐升高，根据可知，气体压强逐渐增大，故A错误；过程②中气体的体积逐渐增大，气体对外界做正功，故B正确；过程④中气体发生等容变化，气体对外界不做功，温度降低，内能减小，根据ΔU＝Q＋W可知，气体对外放热，故C错误；状态c、d的温度相同，气体的内能相等，故D正确；由可得，在T－V图像中，坐标点与坐标原点的连线的斜率k＝p/C，如图所示，所以状态d的压强比状态b的压强小，故E正确．【答案】BDE概率命题思维拓展命题点1

气压的微观解释[海南儋州一中2019统测](多选)关于气体压强，下列说法中正确的是()A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强不一定减小D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大【解析】由于大量气体分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个均匀持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强，根据压强的定义得，压强等于作用力与受力面积之比，即气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，故A正确，B错误．影响气体压强的微观因素是分子的密集程度和分子的平均动能，分子的平均动能减小，分子的密集程度可能增加，则气体的压强可能增大，故C正确．分子的密集程度增加，分子的平均动能可能减小，则气体的压强可能减小，故D错误．【答案】AC例3命题点2对饱和汽压的理解[江苏物理2018·12A(1)，3分]如图所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中．纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度．当空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则()A．空气的相对湿度减小B．空气中水蒸气的压强增大C．空气中水的饱和汽压减小D．空气中水的饱和汽压增大【解析】温度计示数减小说明水的蒸发加快，空气中水蒸气的压强减小，选项B错误；因空气中水的饱和汽压只与温度有关，空气温度不变，所以空气中水的饱和汽压不变，选项C、D错误；根据相对湿度的定义可知，空气的相对湿度减小，选项A正确．【答案】A例4命题点3理想气体状态方程的应用[辽宁六校协作体2019学期初考试]图中竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的4倍，细筒足够长．在粗筒中用轻质活塞密闭了一定质量的理想气体，活塞与筒壁间的摩擦不计．在6℃时，活塞上方的水银深H＝10cm，水银柱的上表面与粗筒上端的距离y＝5cm，气柱长L＝15cm.不计活塞的质量和厚度，已知大气压强p0＝75cmHg，现对气体缓慢加热．(1)当水银柱的上表面与粗筒上端相平时，求气体的温度T2；(2)当水银的一半被推入细筒中时，求气体的温度T3.(结果保留三位有效数字)例5【解析】(1)该过程中气体的压强不变，根据盖－吕萨克定律可得，其中(2)气体初态p1＝p0＋pH＝85cmHg，当水银的一半被推入细筒中时，p3＝p0＋p′H＋ph＝100cmHg，根据理想气体状态方程可得，【答案】(1)372K(2)547K命题点4固体和液体相关问题[课标全国Ⅰ2015·33(1)，5分](多选)下列说法正确的是()A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变【解析】一种物质是否是晶体是由分子的空间排列结构决定的，与体积大小无关，将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，选项A错误；由于单晶体具有各向异性的特点，所以有些晶体在不同方向上有不同的光学性质，选项B正确；有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，原因是组成它们的原子能够按照不同排列方式形成不同的空间分布，选项C正确；物质是晶体还是非晶体并不是绝对的，在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，选项D正确；在熔化过程中，晶体要吸收热量，温度不变，分子平均动能不变，分子势能增加，内能增加，选项E错误．【答案】BCD例6考点55热力学定律与能量守恒定律必备知识整合提升核心方法重难突破

方法5对热力学定律的理解和应用概率命题思维拓展

命题点5物体的内能

命题点6热力学第一定律与理想气体状态方程相结合必备知识整合提升1．物体的内能(1)分子的平均动能物体内部所有分子的动能的________叫分子热运动的平均动能．①温度是分子热运动的平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能________．②分子质量不同的物质，温度相同，分子热运动的平均动能________，但它们的平均速率________．③分子热运动的平均动能与物体做机械运动的速率________．笔记做热运动的分子具有的动能叫分子动能，在研究热现象时，由于单个分子运动的无规则性，研究单个分子的动能是不可能的，也是毫无意义的，有意义的是分子热运动的平均动能，而温度是分子热运动的平均动能的标志，对个别的分子来讲就毫无意义，即个别的分子动能大，物质的温度不一定高．相同平均值越大不同无关(2)物体的内能①物体中所有分子热运动的________和________的总和叫物体的内能．a．物体的内能跟________、________和________有关．b．理想气体内无分子力，无分子势能，所以理想气体的内能只跟________和________有关．c．物体的内能和机械能有着本质的区别．物体具有内能，可能同时具有机械能，也可能不具有机械能．②改变物体内能的两种方式a．做功：其他形式的能与内能相互转化的过程，外界对物体做功，物体的内能________；物体对外界做功，物体的内能________．b．热传递：是物体间内能转移的过程，只要两物体存在温度差，内能就可由________物体转移给________物体．________与________对改变物体的内能是等效的．分子势能动能分子数体积温度温度分子数增加减少热传递做功低温高温2．能量守恒定律(1)内容________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________或________的过程中，能量的总量保持不变．(2)第一类永动机不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功的机器叫第一类永动机．能量守恒定律使人们认识到第一类永动机是不可能制成的．转移转化能量3．热力学第一定律外界对物体所做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和等于物体的内能的增加量．即___________．应用热力学第一定律时必须掌握的符号法则：(1)外界对物体做功，W＞0，物体对外界做功，W＜0；(2)物体吸热，Q＞0，物体放热，Q＜0；(3)物体的内能增加，ΔU＞0，物体的内能减少，ΔU＜0.Q＋W＝ΔU4．热力学第二定律(1)两种表述①克劳修斯表述：________________________________________________________________________.②开尔文表述：________________________________________________________________________.第一种表述是按照热传导过程的方向性表述的，第二种表述则是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的．两种表述是等价的，可以从其中一种表述推导出另一种表述，它们从不同的角度描述了与热现象有关的宏观过程都是有方向的，是不可逆的，所以都称为热力学第二定律．(2)第二类永动机能从单一热源吸热并把它全部用来做功，而不引起其他变化的热机称为第二类永动机．第二类永动机没有违背______________，但它违背了________________，也是不可能制成的，因为机械能与内能之间的转化具有方向性，机械能可全部转化为________，但________不能全部转化为机械能而不引起其他变化，热机效率不可能达到100%.热量不能自发地从低温物体传到高温物体不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响能量守恒定律内能热力学第二定律内能核心方法重难突破方法5对热力学定律的理解和应用[课标全国Ⅱ2017·33(1)，5分](多选)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是()A．气体自发扩散前后内能相同B．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变例1【解析】气体向真空自发扩散过程中，气体不对外界做功，C错误；由热力学第一定律W＋Q＝ΔU知，W＝0，Q＝0，则内能不变，A正确；气体被压缩的过程中，外界对气体做功，W＞0，Q＝0，由热力学第一定律W＋Q＝ΔU可知，ΔU＞0，B、D正确；由于理想气体的内能只与温度有关，所以气体被压缩的过程中，温度升高，气体分子的平均动能增大，E错误．【答案】ABD概率命题思维拓展命题点5物体的内能[课标全国Ⅲ2016·33(1)，5分](多选)关于气体的内能，下列说法正确的是()A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C．气体被压缩时，内能可能不变D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加【解析】物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和叫内能．质量和温度都相同的气体，内能不一定相同，其内能还与气体的体积有关，故选项A错误；气体内能的大小与气体的质量和温度等有关，而与气体整体运动速度无关，选项B错误；气体被压缩时，外界对气体做功，若在此过程中气体放出热量，根据ΔU＝W＋Q可知，气体的内能可能不变，选项C正确；理想气体的内能只考虑分子动能，表现在宏观上只与温度有关，选项D正确；一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，温度一定升高，内能一定增加，选项E正确．【答案】CDE例2B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力②分子质量不同的物质，温度相同，分子热运动的平均动能________，但它们的平均速率________．方法3气体实验定律的应用A．气体扩散的快慢与温度无关在一定温度下，饱和汽的压强一定，叫饱和汽压．未饱和汽的压强小于饱和汽压．饱和汽压随______的升高而增大，与液体的______有关，与________无关．③实质：布朗运动是________无规则的运动，并不是________的运动，但间接反映了________运动的无规则性．命题点3理想气体状态方程的应用[江苏物理2018·12A(1)，3分]如图所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中．纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度．当空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则()a．物体的内能跟________、________和________有关．C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．Tb＝Tc，Qab＜Qaca．物体的内能跟________、________和________有关．核心方法重难突破(1)当水银柱的上表面与粗筒上端相平时，求气体的温度T2；①温度是分子热运动的平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能________．命题点6热力学第一定律与理想气体状态方程相结合[福建理综2015·29(2)，6分]如图，一定质量的理想气体，由a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则()A．Tb＞Tc，Qab＞QacB．Tb＞Tc，Qab＜QacC．Tb＝Tc，Qab＞QacD．Tb＝Tc，Qab＜Qac【解析】根据理想气体状态方程有，