专题六分子动理论气体及热力学定律

专题六分子动理论气体及热力学定律热点视角备考对策本专题考查的重点和热点：①分子大小的估算；②对分子动理论内容的理解；③物态变化中的能量问题；④气体实验定律的理解和简单计算；⑤固、液、气三态的微观解释；⑥热力学定律的理解和简单计算；⑦用油膜法估测分子大小．命题形式基本上都是小题的拼盘.由于本专题内容琐碎，考查点多，因此在复习中应注意抓好四大块知识：一是分子动理论；二是从微观角度分析固体、液体、气体的性质；三是气体实验三定律；四是热力学定律．以四块知识为主干，梳理出知识点，进行理解性记忆.一、分子动理论1．分子的大小(1)___________________是联系宏观世界和微观世界的桥梁．表示1mol任何物质中含有相同的微粒个数，用NA表示，其中NA＝___________________.阿伏加德罗常数6.02×1023mol－1已知量可求量摩尔体积Vmol摩尔质量Mmol体积V和摩尔体积Vmol分子数目n＝___________质量M和摩尔质量Mmol分子数目n＝___________10－102．说明分子永不停息地做无规则热运动的两个实例(1)扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象.温度越高,扩散_______．(2)布朗运动：永不停息、________的运动；颗粒越小，运动越_______；温度越高，运动越_______；运动轨迹不确定．3．分子间的相互作用力和分子势能(1)分子力分子间的相互作用力是分子间引力与斥力的_______．分子间同时存在引力和斥力，分子间距增大，引力和斥力均_______,且_______比引力变化更快．越快无规则剧烈剧烈合力减小斥力(2)分子势能分子势能的改变与____________有关．分子力做正功,分子势能_______；分子力做负功,分子势能_______；当分子间距为r0时,分子势能_______，但不一定是零．分子力做功减小增大最小二、固体、液体和气体1．晶体、非晶体分子结构不同，表现出的物理性质不同．其中单晶体表现出各向_______，多晶体和非晶体表现出各向_______．2．液晶是一种特殊的物质，既可以流动，又可以表现出单晶体的分子排列特点，在光学、电学物理性质上表现出各向_______．3．液体的表面张力使液体表面有收缩到_______的趋势，表面张力的方向跟液面_______．异性同性异性最小相切三、热力学定律1．物体的内能及内能变化温度变化引起物体分子___________的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起___________的变化，从而判定物体内能的变化．平均动能分子势能W____02．热力学第一定律(1)公式：ΔU＝__________．(2)符号规定：做功W吸放热Q内能变化ΔUW＋Q><><><外界对物体做功物体对外界做功物体从外界吸收热量物体向外界放出热量物体内能增加物体内能减少W____0Q____0Q____0ΔU____0ΔU____03.热力学第二定律(1)表述一：热量不能______地从低温物体传到高温物体．(2)表述二：不可能从___________吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响．(3)揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有_________，说明了________________不能制造成功．自发单一热库方向性第二类永动机热点一微观量的估算命题规律：微观量的估算问题在近几年高考出现的较少，但在2014年高考中出现的概率较大，主要以选择题的形式考查下列两个方面：(1)宏观量与微观量的关系；(2)估算固、液体分子大小，气体分子所占空间大小和分子数目的多少．【解题指导】一滴油酸所能形成的单分子油膜面积等于一滴油酸体积除以直径,故应先求油酸分子直径和一滴油酸的体积．【答案】

1×101m2解决估算类问题的三点注意(1)固体、液体分子可认为紧靠在一起,可看成球体或立方体；气体分子只能按立方体模型计算所占的空间．(2)状态变化时分子数不变．(3)阿伏加德罗常数是宏观与微观的联系桥梁，计算时要注意抓住与其有关的三个量：摩尔质量、摩尔体积和物质的量．B拓展训练2假如全世界60亿人同时数质量为1mg水的分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，阿伏加德罗常数NA取6×1023mol－1，则完成任务所需时间最接近(

)A．1年

B．100年C．1万年

D．1百万年B热点二分子动理论和内能命题规律：分子动理论和内能是近几年高考的热点，题型为选择题．分析近几年高考命题，主要考查以下几点：(1)布朗运动、分子热运动与温度的关系．(2)分子力、分子势能与分子间距离的关系及分子势能与分子力做功的关系．(2012·高考海南卷)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________．A．在r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B．在r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小C．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大D．在r＝r0时，分子势能为零E．分子动能和势能之和在整个过程中不变ACE【解析】

由Ep－r图可知：在r＞r0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故选项A正确．在r＜r0阶段，当r减小时F做负功，分子势能增加，分子动能减小，故选项B错误．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大，故选项C正确．在r＝r0时，分子势能最小，但不为零，故选项D错误．在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变，故选项E正确．(1)分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大，两分子为平衡距离时，分子势能最小．(2)注意区分分子力曲线和分子势能曲线．拓展训练3对一定量的气体，下列说法正确的是(

)A．气体的体积是所有气体分子的体积之和B．气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高C.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞产生的D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减小解析：气体分子间的距离远大于分子直径，所以气体的体积远大于所有气体分子体积之和，A项错；温度是物体分子平均动能大小的标志,是表示分子热运动剧烈程度的物理量，B项对；气体压强是由大量气体分子频繁撞击器壁产生的，C项对；气体膨胀，说明气体对外做功，但不能确定吸、放热情况，故不能确定内能变化情况，D项错误．BC拓展训练4

(2013·高考福建卷)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是(

)B解析：当r＜r0时，分子力表现为斥力，随分子间距离r增大，分子势能Ep减小．当r＞r0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能Ep增大．当r＝r0时，分子力为零,此时分子势能最小．故选项B正确．热点三热力学定律的综合应用命题规律：热力学定律的综合应用是近几年高考的热点，分析近三年高考，命题规律有以下几点：(1)结合热学图象考查内能变化与做功、热传递的关系，题型为选择题或填空题．(2)以计算题形式与气体性质结合进行考查．(3)对固体、液体的考查比较简单,备考中熟记基础知识即可.(2013·高考江苏卷)如图所示，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，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A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”．(1)该循环过程中，下列说法正确的是________．A．A→B过程中，外界对气体做功B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是______(选填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”)．若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量，在C→D过程中放出38kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.CB→C25【答案】

4×1025m－3【解析】

(1)在A→B的过程中，气体体积增大，故气体对外界做功，选项A错误；B→C的过程中，气体对外界做功，W＜0，且为绝热过程，Q＝0，根据ΔU＝Q＋W，知ΔU＜0，即气体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，选项B错误；C→D的过程中，气体体积减小，单位体积内的分子数增多，故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，选项C正确；D→A的过程为绝热压缩，故Q＝0，W＞0，根据ΔU＝Q＋W，ΔU＞0，即气体的内能增加，温度升高，所以气体分子的速率分布曲线发生变化，选项D错误．(2)从A→B、C→D的过程中气体做等温变化，理想气体的内能不变，内能减小的过程是B→C，内能增大的过程是D→A.气体完成一次循环时，内能变化ΔU＝0，热传递的热量Q＝Q1－Q2＝(63－38)kJ＝25kJ，根据ΔU＝Q＋W，得W＝－Q＝－25kJ，即气体对外做功25kJ.热力学第一定律的应用技巧(1)应用热力学第一定律时，一要注意各符号正负的规定，二要注意改变内能的两种方式：做功和热传递．不能认为物体吸热(或对物体做功)，物体的内能就一定增加．(2)若研究对象为气体，对气体做功的正负由气体的体积决定,气体体积增大，气体对外做功，W<0；气体的体积减小，外界对气体做功，W>0.拓展训练5

(2013·高考浙江自选模块)一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图所示．图中TA、VA和TD为已知量．(1)从状态A到B，气体经历的是________过程(填“等温”、“等容”或“等压”)；(2)从B到C的过程中，气体的内能________(填“增大”、“减小”或“不变”)；(3)从C到D的过程中，气体对外________(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，同时________(填“吸热”或“放热”)；(4)气体在状态D时的体积VD＝________．等容不变做负功放热拓展训练6

(1)关于热力学定律，下列说法正确的是________．A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程ACE(2)如图所示，两条曲线分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定曲线M表示________(填“晶体”或“非晶体”)，T0表示晶体的________，曲线M的bc段表示______过程，此过程中，物体________(填“吸收”或“放出”)热量，内能________(填“增加”、“减小”或“不变”)．晶体熔点熔化吸收增加解析：(1)做功和热传递都可以改变物体的内能,选项A正确；由热力学第一定律可知，对某物体做功，物体的内能可能增加、不变或减小，故B错；由热力学第二定律可知，通过外界作用可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，可以使热量从低温物体传向高温物体，所有的实际宏观热过程都是不可逆的，所以C、E对，D错．(2)由图象可知曲线M表示晶体，bc段表示晶体熔化过程，晶体在熔化过程中温度不变,分子平均动能不变,分子势能增大，故内能增加．对气体实验定律和气态方程的考查气体实验定律几乎年年出现，形式多为计算题，题目综合难度较大，可结合气体压强的微观解释、热力学第一定律、气体图象进行命题．压强是联系力学参量与热学参量的桥梁，对气体图象要联系气态方程理解斜率、面积、交点等的含义．【方法总结】

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