二轮复习分子动理论气体及热力学定律课件（37张）

9/17/2024专题七选考部分第1讲分子动理论气体及热力学定律知识要点：突破点一分子动理论内能01(3)物体的内能①等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量。②对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。③物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。2．掌握两个关系(1)分子力与分子间距的关系：分子力是分子间引力与斥力的合力。分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快。(2)分子势能与分子间距的关系：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0(r0为平衡位置)时，分子势能最小。[典例1]物体的体积变化时，分子间距离会随之变化，分子势能也会发生变化。已知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，设有A、B两个分子，A分子固定在O点，r0为其平衡位置，现使B分子由静止释放，并在分子力的作用下由距A分子0.5r0处开始沿r轴正方向运动到无穷远处，则B分子的加速度如何变化：_______________。分子力对B做功情况如何：______________。分子势能如何变化：__________________。[解析]

由图象可知，曲线与r轴交点的横坐标为r0，B分子受到的分子力先变小，位于平衡位置时，分子力为零，过平衡位置后，分子力先变大再变小，故B分子的加速度先变小再反向变大，再变小。当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，F做正功，分子动能增大，分子势能减小；当r等于r0时，分子动能最大，分子势能最小；当r大于r0时，分子间的作用力表现为引力，分子力做负功，分子动能减小，分子势能增大，故分子力先做正功再做负功，分子势能先减小后增大。突破点二固体液体气体分子的运动特点02(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间。液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性。(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切。5．对气体压强的理解(1)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞的结果，温度越高，气体分子数密度越大，气体对容器壁因碰撞而产生的压强就越大。(2)地球表面大气压强可认为是由大气重力产生的。[典例3](多选)下列说法正确的是__________。A．浸润和不浸润是分子力作用的表现B．相对湿度是100%，表明在当时的温度下，空气中水蒸气已达到饱和状态C．温度不变时，饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大D．干湿泡湿度计的干泡与湿泡的示数差越小，相对湿度越大E．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂可以使水的表面张力增大[典例4](多选)氧气分子在0℃和100℃温度下各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子的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．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应氧气分子在100℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大ABC

[由题图可知，在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故A正确；0℃时具有最大比例的速率区间对应的速率应较小，说明虚线为0℃的分布图线，对应的分子平均动能较小，B正确；实线对应的最大比例的速率区间内分子速率较大，说明实线对应的温度高，故为100℃时的情形，C正确；图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占总分子数的百分比，但无法确定分子具体数目，D错误；由题图可知，0～400m/s段内，100℃对应的氧气分子占总分子数的百分比小于0℃时的，因此100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，E错误。]突破点三热力学定律031．对热力学定律的理解热力学第一定律研究的是功、热量和内能之间的关系，是能量守恒定律在热学中的反映，应用时特别注意ΔU＝Q＋W中的各量的符号。(1)热力学第一定律热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变物体内能的方式是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。①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量；②若过程中不做功，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增量；③若过程的始、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。④做功和热传递都可以改变物体的内能，如果两个过程同时发生，则内能的改变可由热力学第一定律ΔU＝Q＋W确定。2．理想气体内能变化问题的解题一般步骤：(1)由温度判断内能的变化(根据题给条件或理想气体状态方程、气体状态变化过程的图象等获得温度的变化情况)。对质量一定的理想气体，温度升高，内能增加，即ΔU>0；温度降低，内能减少，即ΔU<0。(2)由体积判断做功情况。体积增大，系统对外界做功，W<0；体积减小，外界对系统做功，W>0。(3)由ΔU＝W＋Q分析热传递的情况。注意：①气体状态变化“缓慢”时，意味着热传递非常充分；“迅速”变化，表示短时间内来不及发生热传递，可看成“绝热”过程。②“绝热”与“等温”含义大不相同。③气体做功W＝FL＝pSL＝p·ΔV，p为定值时可用该式定量计算。[典例5](多选)气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回时用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空。航天员由太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是(

)

A．气体并没有对外做功，气体内能不变B．B中气体可自发地全部退回到A中C．气体体积膨胀，对外做功，内能减小D．气体温度不变，体积增大，压强减小E．气体分子单位时间内与座舱A舱壁单位面积的碰撞次数将减少ADE

[气体自由扩散，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据ΔU＝W＋Q可知内能不变，故A正确，C错误；根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，故B错误；因为内能不变，故温度不变，平均动能不变，气闸舱B内为真空，根据玻意耳定律可知：pV＝C(定值)，可知扩散后体积V增大，压强p减小，所以气体的密集程度减小，可知气体分子单位时间内与A舱壁单位面积的碰撞次数将减少，故D、E正确。][典例6]((多选)(2021·河南名校第二次联考)如图所示是一定质量的理想气体的体积V随摄氏温度t变化的V­t图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列说法正确的是(

)A．气体的内能增大B．气体的内能不变C．气体的压强减小D．气体的压强不变E．气体对外做功，同时从外界吸收热量突破点四气体实验定律和理想气体的状态方程041．封闭气体压强的计算(1)“活塞模型”求活塞封闭的气体压强时，一般以活塞为研究对象(有时取汽缸为研究对象)，分析它受到的气体压力及其他各力，列出受力的平衡方程，求解压强。(2)“液柱模型”求液柱封闭的气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意：①液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为至液面的竖直高度)；②不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压强；③有时直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水平面上各处压强相等；④当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”，使计算过程简洁。[典例7]如图所示，高为h＝14.4cm、横截面面积为S＝5cm2的绝热汽缸开口向上放在水平面上，在温度为t0＝0℃、压强为p0＝1×105Pa时，用绝热活塞Q和导热性能良好的活塞P将汽缸内的气体分成甲、乙两部分，活塞Q用劲度系数为k＝1000N/m的轻弹簧拴接在汽缸底部，系统平衡时活塞Q位于汽缸的正中央且弹簧的形变量为零，活塞P刚好位于汽缸的顶部。现将一质量为m＝1kg的物体放在活塞P上，活塞P下降，之后用一加热装置对气体乙缓慢地加热，则活塞P回到汽缸顶部时气体乙的温度t为多少摄氏度？(活塞的厚度、质量以及一切摩擦均可忽略不计，外界环境的温度和大气压恒定，重力加速度g取10m/s2，结果保留整数)[典例8](2021·潍坊市高三模拟)如图所示是一种测量形状不规则颗粒物实际体积的装置，其中容器A的容积为VA＝300cm3，K是连通大气的阀门，水银槽C通过橡皮管与玻璃容器B相通，B的容积VB＝120cm3，连通A、B的玻璃管很细，其容积可忽略。下面是测量过程：①打开K，移动C，使B中水银面下降到底部M；②关闭K，缓慢提升C，使B中水银面升到顶端N，量出C中的水银面比N高h1＝30cm；③打开K，在A中装入待测颗粒，移动C，使B内水银面下降到底部M处；④关闭K，提升C，使B内水银面升到顶端N，量出C中水银面比N高h2＝75cm。整个过程中温度不变，求：

(1)当时的大气压强；(2)A中待测颗粒的实际体积。[典例9]真空压缩袋是抽走空气利用大气压压缩物体的一种袋子，主要用于装棉被和各种衣服类，具有防潮、防霉、防蛀、