高考二轮专题复习：专题16　热学（原卷版）

学而优教有方专题16热学【命题规律】1、命题角度：（1）分子动理论、固体和液体；（2）气体实验定律和理想气体状态方程；（3）热力学定律与气体实验定律的结合.2、常考题型：选择题或计算题．【知识荟萃】★考向一、分子动理论固体和液体1．估算问题（1）分子总数：N＝nNA＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(V,Vmol)NA.特别提醒：对气体而言，V0＝eq\f(V,N)不等于一个气体分子的体积，而是表示一个气体分子占据的空间．（2）两种分子模型：①球体模型：V＝eq\f(4,3)πR3＝eq\f(1,6)πd3（d为球体直径）；②立方体模型：V＝a3.2．分子热运动：分子永不停息地做无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，即平均速率越大，但某个分子的瞬时速率不一定大．3．分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系（如图）4．气体压强5．晶体与非晶体分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则物理性质各向异性各向同性熔点确定不确定原子排列有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则联系晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化★考向二、气体实验定律理想气体状态方程1．压强的计算（1）被活塞、汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为Pa.（2）水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph或p＝p0－ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg.2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程（1）若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解．（2）若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解．3．关联气体问题解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解．4．气体的“三定律、一方程”玻意耳定律：p1V1＝p2V2查理定律：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)或eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)盖—吕萨克定律：eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)或eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)理想气体状态方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C.★考向三、热力学定律与气体实验定律相结合1．理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路（1）内能变化量ΔU①由气体温度变化分析ΔU.温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU<0.②由公式ΔU＝W＋Q分析内能变化．（2）做功情况W由体积变化分析气体做功情况．体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功，W>0.（3）气体吸、放热Q一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况，Q>0，吸热；Q<0，放热．2．理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路（1）内能变化量ΔU①由气体温度变化分析ΔU.温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU<0.②由公式ΔU＝W＋Q分析内能变化.（2）做功情况W由体积变化分析气体做功情况.体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功，W>0.（3）气体吸、放热Q一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况，吸热，Q>0；放热，Q<0.3．对热力学第二定律的理解：热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但会产生其他影响．【经典例题】【例题1】下列说法正确的是（）A．对一定质量的理想气体加热，其内能不一定增大B．理想气体放出热量，其分子的平均动能一定减小C．可以从单一热源吸收热量，使之完全转变为功D．随着科技的不断进步，热机的效率可以达到100%E．对一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大【例题2】如图所示，一定质量的理想气体从状态A经A→B、B→C、C→A三个热力学过程后又回到态A。则下列说法正确的是（）A．在A→B的过程中，气体始终吸热B．在B→C的过程中，气体体积逐渐减小C．在B→C的过程中，气体始终吸热D．在C→A的过程中，气体始终放热E．在C→A的过程中，气体对外界做功【例题3】工业测量中，常用充气的方法较精确地测量特殊容器的容积和检测密封性能．为测量某空香水瓶的容积，将该瓶与一带活塞的气缸相连，气缸和香水瓶内气体压强均为，气缸内封闭气体体积为，推动活塞将气缸内所有气体缓慢推入瓶中，测得此时瓶中气体压强为P，香水瓶导热性良好，环境温度保持不变．（1）求香水瓶容积V；（2）若密封程度合格标准为：在测定时间内，漏气质量小于原密封质量的视为合格．将该空香水瓶封装并静置较长一段时间，现使瓶内气体温度从升高到，测得其压强由P变为，试判断该瓶密封性能是否合格。【例题4】一氧气瓶的容积为，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。某实验室每天消耗1个大气压的氧气。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气。若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。【精选习题】一、多选题1．下列说法正确的是（）A．固体可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B．在完全失重的状态下，一定质量的理想气体对容器器壁压强为零C．一定质量的理想气体在升温的过程中，分子平均动能增加D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间的引力比斥力减小得快E．已知阿伏加德罗常数，气体的摩尔质量和密度，能估算出气体分子的间距2．下列说法正确的是（）A．对能源的过度消耗使自然界的能量品质不断降低，形成“能源危机”B．像做功一样，热量的概念只能在涉及能量的转移时才有意义，不能说物体具有多少热量，只能说某一过程物体吸收或者放出了多少热量C．粘在一起的糖块是多晶体，单个的蔗糖晶体颗粒是单晶体D．当一个物体被举高时，组成物体的每个分子的重力都做负功，因此分子势能增大，导致物体的内能增大E．向一锅热水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈3．下列说法正确的是（）A．气体的内能包括气体分子的重力势能B．布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的运动C．随着科技的发展，内燃机的效率可能达到100%D．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点E．脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液4．下列说法正确的是（

）A．悬浮在液体中的固体微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显B．能量耗散说明能量在不断减少C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D．一定质量的气体，在压强不变时，单位时间内分子与容器内壁的碰撞次数随温度降低而增多E．相互接触的两个物体发生热传递，达到热平衡时物体的温度一定相同，内能不一定相同5．下列说法正确的是（

）A．布朗运动是指悬浮在液体中固体小颗粒的运动B．单晶体和多晶体均有固定的熔点C．相同质量的0°C的水和冰的内能相同D．热量可以由低温物体传递给高温物体E．空调既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性6．下列说法正确的是（

）A．船能浮在水面上，是由于水的表面存在张力B．即使水凝结成冰后，水分子的热运动也不会停止C．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中还会有水分子飞出水面D．一定质量的理想气体放热的同时对外做功，其内能一定减小E．由于第二类永动机违反能量守恒定律，所以是制造不出来的二、解答题9．如图所示，将一气缸竖直放置在水平面上，大气压强为P0=1×105Pa，气缸壁是导热的，两个导热活塞A和B将气缸分隔为1、2两气室，达到平衡时1、2两气室高度分别为10cm，5cm，活塞A质量为2kg，活塞B质量为3kg，活塞A、B的横截面积皆为S=1×10-3m2.活塞的厚度均不计，不计一切摩擦，取g=10m/s2。（ⅰ）求气体1、气体2的压强；（ⅱ）在室温不变的条件下，将气缸顺时针旋转180°，将气缸倒立在水平面上，求平衡后活塞A移动的距离。不计活塞与气缸壁之间的摩擦，A、B活塞一直在气缸内不脱出。10．如图所示，粗细均匀、两端封闭的玻璃管内，长为h的水银柱将内部的理想气体分隔成两段，当玻璃管竖直静止时，的长度分别为，且A的压强等于（为水银的密度、g为重力加速度）。当玻璃管保持如图的竖直状态以某一加速度a做竖直向上的匀加速运动，稳定后，的长度相等，求这个加速度a的大小。已知运动前后管内各处温度相等且不变。11．如图所示，左端封闭、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左管中封闭有长为L=35cm的空气柱，两管水银面相平，竖直管内水银柱足够长，已知大气压强为p=75cmHg。（设环境温度不变）（1）若将图甲中的阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，左管中水银面下了H=15cm，求右管水银面下降的高度；（2）若将装置沿顺时针缓慢翻转180°，使U形管倒置（水银未溢出）如图乙所示，当管中水银静止时，求管中封闭空气柱的长度。13．如图所示，一导热性能良好的圆柱形容器竖直放置于地面上，容器的横截面积为S。内部用质量为m的活塞密封一定质量的理想气体，活塞可无摩擦地滑动，整个装置放在大气压强为、温度为的室内，开始时活塞到容器底的距离为h。由于温度变化，活塞缓慢下降了d，这一过程中，封闭气体内能变化量大小为，已知重力加速度为g。求：（1）此时的室内温度T；（2）此过程吸收或者放出的热量是多少。14．理想气体状态方程可用pV=nRT表示，式中p为压强，V为气体的体积，T为温度，n为气体的物质的量，R为常量。不同的物质升高相同温度时吸收的热量一般不相同。1mol的物质温度升高时，如果吸收的热量为Q，则该物质的摩尔热容定义为=。由于热量是过程量，常用的摩尔热容有定压强热容和定体积热容两种，如氧气的定压和定体的