高考物理复习第十一章热学第一课时分子动理论热力学定律

第1课时分子动理论热力学定律1/33考点一分子直径、质量、数目等微观量估算一、宏观量与微观量相互关系1．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.2．宏观量：物体体积V、摩尔体积Vm，物体质量m、摩尔质量M、物体密度ρ.2/333/334/33

【例1】

(·淄博模拟)已知某种气体摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA.则该种气体中每个分子质量为________，分子平均间距为________．5/33方法总结微观量求解方法(1)分子大小、分子体积、分子质量属微观量，直接测量它们数值非常困难，能够借助较易测量宏观量结合摩尔体积、摩尔质量等来估算这些微观量，其中阿伏加德罗常数是联络宏观量和微观量桥梁和纽带．(2)建立适当物理模型，通常把固体、液体分子模拟为球形或小立方体形．气体分子所占据空间则建立立方体模型．6/331．(·临沂模拟)空调在制冷过程中，室内空气中水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水体积V＝1.0×103cm3.已知水密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1.试求(结果均保留一位有效数字)：(1)该液化水中含有水分子总数N；(2)一个水分子直径d.7/338/33考点二分子力、分子势能与分子间距离关系分子力与分子势能比较：9/3310/33

【例2】

(多项选择)(·郑州模拟)两个相距较远分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，以下说法正确是________(填正确答案标号)．A．分子力先增大，后一直减小B．分子力先做正功，后做负功C．分子动能先增大，后减小D．分子势能先增大，后减小E．分子势能和动能之和不变11/33思绪指导：分子间作用力是分子间引力和分子间斥力协力，分子间距离不一样，分子间作用力有时表现为引力，有时表现为斥力，假如分力做负功，分子势能就增加，假如分力做正功，分子势能就减小．12/33解析：分子力F与分子间距离关系是：当r<r0时，F表现为斥力；当r＝r0时，F＝0；当r>r0时，F为引力；综上可知，当两个分子由相距较远逐步到达最近过程中分子力是先变大再变小后又变大，故选项A错误；分子力为引力时，伴随分子间距离减小，分子力做正功，分子势能减小，分子力为斥力时，伴随分子距离减小，分子力做负功，分子势能增大，故选项B正确，选项D错误；因为仅有分子力作用，故只有分子动能和分子势能之间转化，即分子势能减小时分子动能增大，分子势能增大时分子动能减小，其总和不变，故选项C、E正确.答案：BCE13/332．(多项选择)(·徐州质检)如图所表示是分子间引力或斥力大小随分子间距离改变图象，由此可知(

)A．ab表示引力图线B．cd表示引力图线C．当分子间距离r等于两图线交点e横坐标时，分子力一定为零D．当分子间距离r等于两图线交点e横坐标时，分子势能一定最小E．当分子间距离r等于两图线交点e横坐标时，分子势能一定为零14/33解析：在F－r图象中，随r增加，斥力改变快，所以ab为引力图线，A对，B错；两图象相交点e为分子所受引力和斥力大小相等，即分子间相互作用受力平衡位置，分子力为0，分子势能最小，但不一定为0，故C、D对，E错．答案：ACD15/33考点三热力学第一定律了解应用1．在ΔU＝Q＋W中，W表示做功情况，说明内能和其它形式能能够相互转化；Q表示吸热或放热情况，说明内能能够从一个物体转移到另一个物体，而ΔU＝Q＋W是能量守恒定律详细表达．2．三种特殊情况．(1)若过程是绝热，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做功等于物体内能增加．16/33(2)若过程中不做功，即W＝0，Q＝ΔU，物体吸收热量等于物体内能增加．(3)若过程始、末状态物体内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q，外界对物体做功等于物体放出热量．3．温度、内能、热量、功比较．17/3318/33

【例3】

(多项选择)(·广东卷)用密封性好、充满气体塑料袋包裹易碎品，如图所表示，充气袋四面被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体(

)A．体积减小，内能增大B．体积减小，压强减小C．对外界做负功，内能增大D．对外界做正功，压强减小19/3320/333．(·济南模拟)一定质量气体，在从状态1改变到状态2过程中，吸收热量280J，并对外做功120J，试问：(1)这些气体内能发生了怎样改变？(2)假如这些气体又返回原来状态，并放出了240J热量，那么在返回过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？21/33解析：(1)由热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120J＋280J＝160J，气体内能增加了160J.(2)因为气体内能仅与状态相关，所以气体从状态2回到状态1过程中内能改变量应等于从状态1到状态2过程中内能改变量，则从状态2到状态1内能应降低160J，即ΔU′＝－160J，又Q′＝－240J，依据热力学第一定律得ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160J－(－240J)＝80J，即外界对气体做功80J.答案：(1)增加了160J

(2)外界对气体做功80J22/33考点四对热力学第二定律了解1．在热力学第二定律表述中，“自发地”“不产生其它影响”涵义(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象方向性，不需要借助外界提供能量帮助．(2)“不产生其它影响”涵义是发生热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面影响．如吸热、放热、做功等．23/332．热力学第二定律实质热力学第二定律每一个表述，都揭示了大量分子参加宏观过程方向性，进而使人们认识到自然界中进行包括热现象宏观过程都含有方向性．24/333．热力学过程方向性实例25/33【例4】

(·秦皇岛模拟)依据你学过热学中相关知识，判断以下说法中正确是(

)A．机械能能够全部转化为内能，内能也能够全部用来做功转化成机械能B．凡与热现象相关宏观过程都含有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体26/33C．尽管技术不停进步，热机效率仍不能到达100%，制冷机却能够使温度降到－293℃D．第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，伴随科技进步和发展，第二类永动机能够制造出来27/33解析：机械能能够全部转化为内能，而内能在引发其它改变时也能够全部转化为机械能，A正确；凡与热现象相关宏观过程都含有方向性，在热传递中，热量能够自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界帮助，B错误；尽管科技不停进步，热机效率仍不能到达100%，制冷机也不能使温度降到－293℃，只能无限靠近－273.15℃，却永远不能到达，C错误；第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D错误．答案：A28/334．(多项选择)关于热力学定律，以下说法正确是(

)A．为了增加物体内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体内能增加C．能够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．功转变为热实际宏观过程是不可逆过程29/33解析：内能改变能够经过做功或热传递进行，故A正确；对某物体做功，若物体向外放热，则物体内能不一定增加，B错误；在引发其它改变情况下，从单一热源吸收热量能够将其全部变为功，C正确；在引发其它改变情况下，能够将热量从低温物体传向高温物体，D错误；包括热现象宏观过程都含有方向性，故E正确．答案：ACE30/33布朗运动与分子热运动

方法技巧思维提升31/33[典例]做布朗运动试验，得到某个观察统计如图．图中统计是(

)A．分子无规则运动情况B．某个微粒做布朗运动轨迹C．某个微粒做布朗运动速度—时间图线D．按等时间间隔依次统计某个运动微