高中物理-热学-分子动理论、内能

分子动理论、内能

一、分子动理论

1、.物体是由大量分子组成的

（1）多数分子大小的数量级为ICT。m.（2）一般分子质量的数量级为10/kg.

2、分子永不停息地做无规则热运动

（1）扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象.温度越高，扩散越快.

（2）布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体颗粒的永不停息地无规则运动.布朗

运动反映了液体内部的分子的无规则运动.颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈.

3、分子间存在着相互作用力

（1）分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力.

（2）引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变化得快.

4、温度：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.

5、两种温标：摄氏温标和热力学温标.关系：7=t+273.15K.

6、分子的动能

（1）分子动能是分子热运动所具有的动能；

（2）分子热运动的平均动能是所有分子.热运动的动能的平均值，温度是\

分子热运动的平均动能的标志；。\”

（3）分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和.

7、分子的势能।

（1）意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能.

（2）分子势能的决定因素：

微观上一一决定于分子间距离和分子排列情况；

宏观上——决定于体积和状态.

8、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（选填“有关”或“无关”）.

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二、布朗运动与分.子热运动

布朗运动热运动

活动主体固体小颗粒分子

是固体小颗粒的运动，是比分子大得多

是指分子的运动，分子无论大小

的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗

区别都做热运动，热运动不能通过光

运动，但它本身的以及周围的分子仍在

学显微镜直接观察到

做热运动

都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼

共同点

所不能看见的

布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分

联系

子做无规则运动的反映

特别提醒：

(1)扩散现象直接反映了分子的无规则运动，并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物

质之间，气态中最为显著。

(2)布朗运动不是分子的运动，是液体分子无规则运动的反映

三、分子间作用力

1、分子间总是同时存在着相互作用的引力和斥力，“分子力”是引力与斥力的合力.分子间

的引力和斥力,都随分子间距离的增大而减小、随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化

得较快.如图。,

(1)当r=ro时，6引=尸斥，F=0；

(2)当人同时，尸引和尸斥都随距离的减小而增大,但尸水尸斥，户表现为斥力;

(3)当小打时，心和少斥都随距离的增大而减小，但凡Q歹斥，尸表现为引力；O

(4)当r>10n(ICTm)时，尸引和尸小都已经十分微弱，可以认为分子间没

有相互作用力.(6=0)。

2、分子间存在间隙的宏观现象

(1)气体容易被压缩，表明气体分子间存在较大间隙

(2)水与酒精混合后，体积变小。

(3)压在一起的金片与铝块，能扩散到对方内部

(4)固体颗粒能在液体中做布朗运动

(5)物体的热胀冷缩正是因为物体分子间间隙的变化而引起

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四、物体的内能

1、分子势能

分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离

的关系为：

（1）当r>"时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大；

（2）当入"时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大；

（3）当「=羽时，分子势能最小，.但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时

分子势能为零；

（4）分子势能曲线如图。

要记住分子间作用力和分子势能的特点和规律，理解高中物理课本中分子间作用力与分子距离

的关系图和两分子系统的分子势能跟分子距离的关系图，抓住关键点：分子间距等于八时分

子势能最小。

2、内能的决定因素

（1）微观决定因素：分子势能、分子的平均动能和分子个数。

（2）宏观决定因素：物体的体积、物体的温度、物体所含物质的多少（即

物质的量）。

3、解有关“内能”的题目，应把握以下几点：

（1）温度是分子平均动能的标志，而不是分子平均速率的标志，它与单个分子的动能及物体

的动能无任何关系；

（2）内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序的运动状

态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。

知识归纳

判断分子势能变化的两种方法

方法一：根据分子力做功判断：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加.

方法二：利用分子势能与分子间距离的关系图线判断.如图所示.

（2）分析物体的内能问题应当明确以下几点

①内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法.

②决定内能大小的因素为温度、体积、分子数，还与物态有关系.

③通过做功或热传递可以改变物体的内能.

④温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同.

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考点探究：

一、微观量的估算

（1）微观量：分子体积/、分子直径"、分子质量创。

（2）宏观量：物体的体积K摩尔体积匕、物体的质量以、摩尔质量也物体的密度0。

（3）关系：①分子的质量：祖。=曳1=必。②分子的体积：匕=幺=且

NA以NApNa

③物体所含的分子数：N，NA=E-N3=&N,\="NA

AA

VmpVmMM

（4）两种模型

①球体模型直径为d=栏。②立方体模型边长为4=师

特别提醒1.固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的.分子的体积，仅适用于固体和液

体，对气体不适用。

Q

③对于气体分子，d=F的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距

离。

例1、（多）已知铜的摩尔质量为M（kg/mol），铜的密度为P（kg/m3）,阿伏加德罗常数为NA（mol

-Do下列判断正确的是（）

A、1kg铜所含的原子数为mB、1m：,铜所含的原子数为学

C、1个铜原子的质量为J（kg）D、1个铜原子的体积为*血3）

例2、空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器（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，排出液化水的体积V=1.0X

103cm）已知水的密度P=1.0XIO?kg/m'、摩尔质量M=l.8X10一？kg/mol,阿伏加德罗常数

N,、=6.0X1023mol-、试求：（结果均保留一位有效数字）（1）该液化水中含有水分子的

总数N；（2）一个水分子的直径d。

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二、布朗运动与分子热运动

例3、（多）下列关于布朗运动的说法，正确的是（）

A、布朗运动是液体分子的无规则运动

B、液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈

C、布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的

D、布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的

例4、（多）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

三、分子力、分子势能及物体的内能：

分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图（取无穷远处分子势能Ep=0）

⑴当r〉r。时，分子力为引力，若r增大，分子力做负功，分子势能增加。

⑵当r〈r。时，分子力为斥力，若r减小，分子力做负功，分子势能增加。

（3）当r=r（）时，分子势能最小。

例5、（多）两个相距较远的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，下列说法正确的是（）

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

例6、（多）下列说法正确的是（）

A、对于一定量的理想气体，若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变

B、一定质量0℃水的分子势能比同质量0℃冰的分子势能小

C、物体吸收热量后，内能一定增加

D、把物体缓慢举高时，物体的机械能增加，内能不变

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四、实验：用油膜法估测分子的大小

例7、用油膜法估测分子的大小。

实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1mL的量筒、盛有适

量清水的浅盘、琲子粉、胶头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(最小正方形边长为1cm)o则

(1)下面给出的实验步骤中，正确排序应为(填序号)。为估算油酸分子的直径，请补

填最后一项实验步骤D

A、待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上

B、用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶

液的滴数N

C、将琲子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.0596的油酸酒精溶液，从低处向

水面中央滴入一滴

D、„

(2)利用以上测量数据，写出单个油酸分子直径的表达式为—

例8、油酸酒精溶液中每1000mL有油酸0.6mL,用滴管向量

筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加ImLo若把一

滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在

水面展开，稳定后形成的单分子油膜的形状如图。

⑴若每一小方格的边长为30mm,则油酸薄膜的面积为

3

(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为m;

(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为mo

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巩固练习

1、下列关于布朗运动的说法，正确的是（）

A、布朗运动是液体分子的无规则运动

B、布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动

C、布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力

D、观察布朗运动会看到，悬浮的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈

2、分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，则（）

A、分子间引力随分子间距的增大而增大

B、分子间斥力随分子间距的减小而增大

C、分子间相互作用力随分子间距的增大而增大

D、分子间相互作用力随分子间距的减小而增大

3、1g100°C的水和1g100°C的水蒸气相比较，下列说法正确的是（）

A、分子的平均动能和分子的总动能相同

B、分子的平均动能相同，分子的总动能不同

C、内能相同

D、1g100°C水的内能小于1g100℃水蒸气的内能

4、若以〃表示水的摩尔质量，，表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，。为在标准状态下水

蒸气的密度，如为阿伏加德罗常数，以『分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关

pVuuV

系式：①“=②0="，③出=7④/=不其中（）

mNKV必A

A、①和②都是正确的B、①和③都是正确的

C、③和④都是正确的D、①和④都是正确的

5、两个相距较远的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，下

列说法正确的是.（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

6、如图，甲分子固定在坐标原点0,乙分子位于r轴上距原点n的位置.虚线分

别表示分子间斥力F斥和引力F引的变化情况，实线表示分子间的斥力与引力的合

力F合的变化情况.若把乙分子由静止释放，则乙分子（）

A、从小到n做加速运动，从n向0做减速运动B、从n到n分子势能减少

C、从n到n做加速运动，从m到n做减速运动D、从n到n分子势能先减少后增加

7、（多）如图，甲分子固定在坐标原点0,乙分子沿x轴运动，两分子间的分

子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小

值为一瓦。若两分子所具有的总能量为0,则下列说法中正确的是（）

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A、乙分子在P点（x=X2）时，加速度最大B、乙分子在P点（x=X2）时，其动能为&

C、乙分子在Q点（x=xj时，处于平衡状态D、乙分子的运动范围为x》xi

8、做布朗运动实验，得到某个观测记录如图.图中记录的是（

A、分子无规则运动的情况

B、某个微粒做布朗运动的轨迹

C、某个微粒做布朗运动的速度一时间图线

D、按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线

9、下列关于布朗运动的说法，正确的是（）

A、布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动

B、液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈

C、布朗运动是由液体各部分的温度不同引起的

D、布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的

10、（多）对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（）

A、温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大

B、外界对物体做功，物体内能一定增加

C、温度越高，布朗运动越显著

D、当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小

E、当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大

11、（多）运用分子动理论的相关知识，判断下列说法正确的是（）

A、气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数仅与单位体积内的分子数有关

B、某气体的摩尔体积为匕每个分子的体积为M，则阿伏加德罗常数可表示为

C、阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动不是布朗运动

D、生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分

子的扩散来完成

E、降低气体的温度，气体分子热运动的剧烈程度就可减弱

12、（多）墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是（）

A、混合均匀主要是由于碳粒受重力作用

B、混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动

C、使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速

D、墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的

13、已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为

N,“地面大气压强为p。，重力加速度大小为go由此可估算得，地球大气层空气分子总数为

，空气分子之间的平均距离为o

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14、教育部办公厅和卫生部办公厅日前联合发布了《关于进一步加强学校控烟工作的意见》.《意

见》中要求，教师在学校的禁烟活动中应以身作则、带头戒烟，通过自身的戒烟，教育、带动

学生自觉抵制烟草的诱惑.试估算一个高约2.8m,面积约10m2的两人办公室，若只有一人

吸了一根烟.求：（1）估算被污染的空气分子间的平均距离；（2）另一不吸烟者呼吸一次大约吸

入多少个被污染过的空气分子.（人正常呼吸一次吸入气体300cm3,一根烟大约吸10次）

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一、固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构

1、晶体与非晶体

分类晶体

非晶体

多晶体

比较单晶体

外形规则不规则

熔点确定不确定

物理性质各向异性各向同性

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

有的物质在不同条件下能够形成不同的形态，同一物质可能以晶体和非晶体

形成与转化

两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体

典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香

2、晶体的微观结构

(1)晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有有规则地、周期性地在空间排列。

⑵用晶体的微观结构解释晶体的特点

现象原因

晶体有规则的外形由于内部微粒有规则的排列

晶体各向异性由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同

晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵

3、液晶

(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。

(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。

⑶液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。

(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。

4、毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象以及不浸润液体在细管中下降的现象.

二、液体的表面张力

1、概念：液体表面各部分间互相吸引的力。

2、作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。

3、方向：表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。

4、大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度

越大，表面张力越大。

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三、饱和汽、未饱和汽和饱和汽压相对湿度

1、饱和汽与未饱和汽：（1）饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。：（2）未饱和汽：没有达到

饱和状态的蒸汽。

2、饱和汽压：（1）定义：饱和汽所具有的压强。：（2）特点：液体的饱和汽压与温度有关，温

度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。

3、相对湿度：空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。即：相对湿度=

水蒸气的实际压强

同温度水的饱和汽压

四、气体分子运动速率的统计分布气体实验定律理想气体

1、气体和气体分子运动的特点

2、气体的压强：（1）产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产

生持续而稳定的压力。

（2）大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力。公式：p=F/So

⑶常用单位及换算关系：①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1Pa=lN/m2o

②常用单位：标准大气压（atm）；厘米汞柱（cmHg）。

③换算关系：1atm=76cmHg=l.013X105Pa^l.OX105Pao

3、气体实验定律

玻意耳定律查理定律盖一吕萨克定律

一定质量的某种气体，在一定质量的某种气体，在一定质量的某种气体，在

内容温度不变的情况下，压强体积不变的情况下，压强压强不变的情况下，体积

与体积成反比与热力学温度成正比与热力学温度成正比

左=11或色=2隆工资工

表达式PiV：=psV2

P：T：T.T:T：T2V2T2

PP,V

/

图象V/

/✓./_

0V0T0T

4、理想气体状态方程

（1）理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。

（2）理想气体状态方程：唱=呼或耳=C。

11121

概念辨析

⑴单晶体的所有物理性质都是各向异性的。（）

（2）晶体有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的。（）

⑶液晶是液体和晶体的混合物。（）

（4）船浮于水面上是液体的表面张力作用的结果。（）

⑸水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时蒸发停止。（）

考点探究

例1、［对固体和液体性质的理解］（多）下列说法正确的是（）

A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动

B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果

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.高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故

E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结

果

例2、［对空气湿度的考查］（多）关于空气湿度，下列说法正确的是（）

A.当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大

B.当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小

C.空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示

D.空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸汽的压强之比

二、气体压强的计算

1、活塞模型：图1和图2是最常见的封闭气体的两种方式。

对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对“活塞”进行受力分析，然后根据平

衡条件或牛顿第二定律列方程。图1中活塞的质量为m,活塞横截面积为S,外界大气压强为

Poo由于活塞处于平衡状态，所以p0S+mg=pS。则气体的压强为p=p。+差。

0

c

PoS

4mg

pS

图2

图2中的液柱也可以看成一个活塞，由于液柱处于平衡状态，所以pS+mg=p°S。

则气体压强为p=p0—^=p0—Pgho

2、连通器模型

如图3,U形管竖直放置。根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等。所

以气体B和A的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来。

则有PB+Pgh2=p,t。；而PA=Po+Pghi,所以气体B的压强为；pB=p0+Pg(h1-h2)o

其实该类问题与“活塞模型”并没有什么本质的区别。熟练后以上压强的关系式均可直接写出，

不一定都要从受力分析入手。

例3、若已知大气压强为p”在图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为P,求被封闭

气体的压强。

例4、如图中两个汽缸质量均为M,内部横截面积均为S,两个活塞的质量均为m,左边的汽缸

静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的

空气A、B,大气压为pO,求封闭气体A、B的压强各多大？

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三、气体实验定律的应用

例5、一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内。汽缸壁导热良好，活塞可

沿汽缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p,活塞下表面相对于汽缸底部的高度为h,外界

的温度为T。。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4。

若此后外界的温度变为T,求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变,

重力加速度大小为go

例6、如图，一底面积为S,内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水平地面上，开口向上，内有

两个质量均为m的相同活塞A和B；在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样

的理想气体，平衡时体积均为V。已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为g,外界

大气压强为P。。现假设活塞B发生缓慢漏气，致使B最终与容器底面接触。求活塞A移动的距

离。|

四、气体状态变化的图象问题

\频

特点

图线

P

pV=CT（其中C为恒量），

p-V即PV之积越大的等温线，

温度越高，线离原点越远

oV

斜率即

1P=cAk=CT,心

P-v一

斜率越大，温度越高101/V

X

P

P^T,斜率k=%,即斜

P-T

率超大，体积越小03匕T

V

V=与,斜率k=&,即斜

V-TpP勿

_*4F1

率越大，压强越小0

PJ<P1

例7、图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图象，它由状态A经等容过程到状态B,

再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC,则下列关系式中正确

的是（）

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A.TWTB，TB<TCB.TQTB，T产TCC.TA>TB,T/TCD.TA=TB,TB>TC

例8、如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图象。已知气体在状

5

态A时的压强是1.5X10Pao

(1)说出A-B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中。的温度值。

(2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p-T图象，并在图线相

应位置上标出字母A、B、Co如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程。

甲乙

巩固练习、

1.在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围如图

(1)、(2)、(3)所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(4)

所示.下列判断正确的是()

A.甲、乙为非晶体，丙是晶体B.甲、丙为晶体，乙是非晶体

C.甲、丙为非晶体，丙是晶体D.甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体

2、一个有活塞的密闭容器内盛有饱和汽与少量的水，则可能发生的现象是()

A.温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强会增大

B.温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强不变

C.温度保持不变，慢慢地推出活塞，容器内压强会减小

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D.固定活塞而将容器放在沸水中，容器内压强不变

3、如图，该装置可以作为火灾报警器使用：U形试管竖直放置，左端

封闭、右端开口，装入一小段水银柱封闭一定质量的气体，试管壁是

导热的，外界大气压恒定.如果蜂鸣器发出响声，说明试管所在处发

生了火灾，下列说法正确的是（）

A.封闭气体的温度升高,气体分子的热运动变得剧烈，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从

而气体的压强一定增大

B.封闭气体的体积变大,单位体积的分子数减少，从而气体的压强一定减小

C.封闭气体的密度变小,单位时间内打到器壁单位面积上的分子数减少，分子动能增加，气

体的压强可能不变

D.封闭气体的内能增加

4、下列说法中正确的是（）

A.单晶体有固定的熔点，而多晶体没有固定熔点

B.硬币或钢针能浮于水面上，是由于液体表面张力的作用

C.所有的晶体都具有各向异性

D.酒精灯的灯芯利用了毛细现象

5、下列现象中，能说明液体存在表面张力的有（）

A.水品可以停在水面上B.叶面上的露珠呈球形

C.滴入水中的红墨水很快散开D.悬浮在水中的花粉做无规则运动

6、一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C,最后到D状

态，下列说法中正确的是（）

A.A-B温度升高，体积不变B.B-C压强不变，体积变大

C.C-D压强变小，体积变小D.B点的温度最高，C点的体积最大

7、一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、be、cd、da四个过程,

其中be的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与be平行,

则气体体积在（）

A.ab过程中不断增加B.be过程中保持不变

C.cd过程中不断增加D.da过程中保持不变

8、如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆块A的上表面是水平的，下

表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为。，圆块的质量为M,不计圆块与容器内

壁之间的摩擦，若大气压强为p。，则被圆块封闭在容器中的气体的压强p为（

A.po+Mgeos6/SB.p（）/cos0+Mg/（Seos0）

C.po+Mgcos-9/SD.po+Mg/S

9、（多）对下列几种固体物质的认识，正确的有o

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A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体

B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体

C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则

D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同

10、（多）如图，是水的饱和汽压与温度关系的图线，请结合饱和汽

与饱和汽压的知识判断下列说法正确的是（）

A.水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度升高，饱和汽压增大

B.在一定温度下，饱和汽的分子数密度是不变的

C.当液体处于饱和汽状态时，液体会停止蒸发现象

水的饱和汽压与温度的关系

D.在实际问题中，饱和汽压包括水蒸气的气压和空气中其他各种气体的气压

11、在装有食品的包装袋中充入氮气，可以起到保质作用。某厂家为检测包装袋的密封性，在

包装袋中充满一定量的氮气，然后密封进行加压测试。测试时，对包装袋缓慢地施加压力。将

袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作

用力（选填“增大”、“减小”或“不变”），包装袋内氮气的内能（选填”增

大”、“减小”或“不变”）。

12、如图，两气缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可

忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通;

两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热.两气缸中各有一厚度可忽略

的绝热轻活塞a、b,活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气.当大气

压为外、外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的

距离是气缸高度的1/4,活塞力在气缸正中间.

（1）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞8恰好升至顶部时，求氮气的温度；

⑵继续缓慢加热，使活塞a上升.当活塞a上升的距离是气缸高度的1/16时，求氧气的压强.

13、如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管

连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V”气缸中各有一个绝热活塞（质量不同，厚

度可忽略）.开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体（可视为理想气体），压强分别

为P。和p0/3；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为％/4.现使气缸底

与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K,经过

一段时间，重新达到平衡.已知外界温度为T。，不计活塞与气缸壁间的摩擦.求：（1）恒温热

源的温度T；（2）重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积Vx.

A/3

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14、如图，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m

的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S.现用水平恒力F向右推

汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强

P.（已知外界大气压为P。）

15、底面积S=40cnA高10=15cm的圆柱形汽缸开口向上放置在水平地面上，开口处两侧有

挡板，如图。缸内有一可自由移动的质量为2kg的活塞封闭了一定质量的理想气体，不可伸长

的细线一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮提着质量为10kg的物体A。开始时，气体温

度3=7℃,活塞到缸底的距离L=10cm,物体A的底部离地hi=4cm,对汽缸内的气体缓慢加

热使活塞缓慢上升。已知大气压p°=l.OXI。'pa,试求:（1）物体A刚触地时，气体的温度;

（2）活塞恰好到达汽缸顶部时，气体的温度。

16、扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图，截面积为S的热杯盖扣在水平

桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300K,压强为大气压强poo当封闭气体温度上升至303K

时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部气体压强立刻减为p0,温度仍

为303K。再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K。整个过程中封闭气体均可视为理想气

体。求：（1）当温度上升到303K且尚未放气时，封闭气体的压强；（2）当温度恢复到300K时，

竖直向上提起杯盖所需的最小力。----O—

s-^TT

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热力学定律与能量守恒定律

一、热力学第一定律

1、改变物体内能的两种方式：（1）做功；（2）热传递。

2、热力学第一定律：（1）内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对

它所做的功的和。（2）表达式：AU=Q+W；（3）AU=Q+W中正、负号法则：

物理量

WQ△U

意义符号

+外界对物体做功物体吸收热量内能增加

—物体对外界做功物体放出热量内能减少

二、能量守恒定律

1、内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或

者是从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

2、条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的。

3、第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律。

三、热力学第二定律

1、热力学第二定律的两种表述

（D克劳修斯表述：热量不能自发的从低温物体传到高温物体。

（2）开尔文表述：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。或表述

为“第二类永动机是不可能制成的”。

2、用嫡的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总端不会减小。

3.热力学第二定律的微观意义：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。

4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。

概念辨析

（1）为增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量，做功和热传递的实质是相同的。（）

⑵绝热过程中，外界压缩气体做功20J,气体的内能可能不变。（）

⑶在给自行车打气时，会发现打气筒的温度升高，这是因为打气筒从外界吸热。（）

（4）可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功。（）

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考点探究：

一、对热力学第一定律的理解

1、热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，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，即AU=Q+W。

2、几种特殊情况

⑴若过程是绝热的，则Q=0,W=AU,外界对物体做的功等于物体内能的增加量。

(2)若过程中不做功，即W=0,则Q=△U,物体吸收的热量等于物体内能的增加量。

⑶若过程的始末状态物体的内能不变，EPAU=O,则W+Q=O或W=—Q。外界对物体做的功

等于物体放出的热量。

例1、下列说法正确的是()

A.物体放出热量，其内能一定减小B.物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加

C.物体对外做功，其内能一定减小D.物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变

例2、如图p—V图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B,气体对外做功

280J,放出热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A,这一过程中外界对气体做功

200Jo(l)ACB过程中气体的内能如何变化？变化了多少？(2)BDA过程中气体吸收还是放出多

少热量?

二、对热力学第二定律的理解

1、对热力学第二定律关键词的理解：在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其

他影响”的涵义。

(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助。

(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产

生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。

2、热力学第二定律的实质：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。如

热量Q能自发传给

(1)高温物体彳*低温物体

热量Q不能自发传给

能自发地完全转化为一

不能自发地且不能完全转化为

能自发膨胀到

(3)气体体积％♦气体体积V?(较大)

不能自发收缩到

能自发混合成

(4)不同气体A和B彳尹昆合气体八片

不能自发分离成

3、两类永动机的比较

分类第一类永动机第二类永动机

不需要任何动力或燃料，却能不从单一热源吸收热量，使之完全变成

设计要求

断地对外做功的机器功，而不产生其他影响的机器

不可能制成的

违背能量守恒不违背能量守恒，违背热力学第二定律

原因

例3、（多）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.功转变为热的宏观自然过程是不可逆过程

例4、关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（）

A.第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律

B.第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律

C.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传

递一定会改变内能

D.由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全

变成功也是可能的

三、热力学定律与气体实验定律的综合应用

例5、如图，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状

态co设气体在状态b和状态c的温度分别为£和「，在过程ab和ac中吸收的热量分别为

和则（）

A、Tb>Tc，Qw>>QacB、Tb>Tc，Q^VQmD、Tb=Tc，QabVQac

例6、如图甲，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞上放一祛码，活

塞和祛码的总质量为m。现使汽缸内的气体缓缓按图乙的规律变化，汽缸内的气体从状态A变

化到状态B。若该过程中气体内能发生了变化，气体柱高度增加了AL。外界大气压强为p。。

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⑴（多）下列说法中正确的是o

A.该过程中汽缸内气体的压强始终为pO

B.该过程中气体的内能不断增大

C.该过程中气体不断从外界吸收热量

D.气体在该过程中吸收的热量大于它对外界做的功

E.A和B两个状态，汽缸内壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数相同

（2）汽缸内气体的温度为T1时，气体柱的高度为L=（用图中和题目中给出的字母表示）。

（3）若气体从状态A变化到状态B的过程中从外界吸收的热量为Q,则被封闭气体的内能变化

了多少？

巩固练习

1、一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8X104J的功，气体的内能减少了1.2X105

J,则下列各式中正确的是（）

A.W=8X104J,AU=1.2X105J,Q=4X104J

B.W=8X104J,AU=-1.2X105J,Q=-2X105J

C.W=-8X104J,AU=1.2X105J,Q=2X104J

D.W=-8X104J,AU=-1.2X105J,Q=-4X104J

2.根据你学的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是（）

A.机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功以转化成机械能

B.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，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

C.尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%制冷机却可以使温度降到一293℃

D.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和

发展，第二类永动机可以制造出来

3.如图，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度较大，拿去隔

板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Q,气体内能增量为AU,则（）

A.AU=QB.AU<QC.AU>QD.无法比较I,71

A

B

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4、一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、be、

原状态，其p-T图象如图.下列判断正确的是.

A.过程ab中气体一定吸热

B.过程be中气体既不吸热也不放热

C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热

D.a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小

E.b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同

5、一定质量的理想气体，状态从A-BfC-D-A的变化过程可用如图的p-V图

描述,图中pl、p2、VI、V2和V3为已知量.

⑴气体状态从A到B是过程（填“等容”、“等压”或“等温”）.

（2）状态从B到C的变化过程中，气体的温度_（填“升高”、“不变”或“降

低”）.

⑶状态从C到D的变化过程中，气体（填“吸热”或“放热”）.

（4）状态从A-B-C-D的变化过程中，气体对外界所做的总功为

7、根据热力学第二定律，下列说法中正确的是（）

A.热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体

B.热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体

C.机械能可以全部转化为内能，但内能不可能全部转化为机械能

D.机械能可以全部转化为内能，内能也可能全部转化为机械能

8、在如图容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为II

空气，大气压恒定，A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界屋留H

绝热.原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B流，最后达假耳色即

到平衡.在这个过程中，下面哪种说法正确（）金昌玮叁

A.大气压对水做功，水的内能增加B.水克服大气压力做功，水的内能减少

C.大气压对水不做功，水的内能不变D.大气压对水不做功，水的内能增加

10、（多）下列过程中，可能发生的是（）

A.某工作物质从高