1、专题十五 热 学 专题十五 热 学 主干知识整合专题十五 主干知识整合 一、分子动理论1分子动理论的内容：(1)物体是由大量分子组成的：分子直径的数量级为 1010m.分子的大小可用油膜法估测将油酸分子看成一个个紧挨在一起的单分子层，若用 V 表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S 为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的油膜面积，则分子直径(大小)dVS.专题十五 主干知识整合 (2)分子永不停息地做无规则运动：布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，既不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动；布朗运动现象说明液体分子在做无规则运动(3)分子间同时存在着引力和斥力：二者均随分子间距的增大而减小，且分子斥
2、力随分子间距变化得比较显著分子力指引力和斥力的合力，当rr0(数量级是1010m)时，分子力为零2气体压强的微观解释：气体压强是大量气体分子作用在单位面积器壁上的平均作用力其微观决定因素是分子平均动能和单位体积内的分子数程度，宏观决定因素是温度和体积专题十五 主干知识整合 3内能：物体内所有分子的动能与分子势能的总和从微观上看，物体内能的大小由组成物体的分子数、分子平均动能和分子间距决定；从宏观上看，物体内能的大小由物质的量(摩尔数)、温度和体积决定二、热力学定律1热力学第一定律：UQW当内能增加时，U为正值；当内能减少时，U为负值当外界对系统做功时，W为正值；当系统对外界做功时，W为负值当系
3、统从外界吸收热量时，Q为正值；当系统向外界放出热量时，Q为负值专题十五 主干知识整合 2热力学第二定律：反映了涉及内能的宏观过程的不可逆性(1)克劳修斯表述(热传导的方向性)：不可能使热量由高温物体传递到低温物体，而不引起其他变化(2)开尔文表述(机械能和内能转化的方向性)：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化(第二类永动机不可能制成)专题十五 主干知识整合 三、气体实验定律与理想气体的状态方程1气体实验定律：等温变化玻意耳定律：p1V1p2V2；等容变化查理定律：p1p2T1T2；等压变化盖吕萨克定律：V1V2T1T2.只适用于一定质量的气体2理想气体状态方程：p1V
4、1T1 p2V2T2 或pVT C(恒量)适用于一定质量的理想气体要点热点探究专题十五 要点热点探究 探究点一 分子动理论阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁分子的质量 m0、分子体积 V0、分子直径 d 等微观量可利用摩尔质量 M、摩尔体积 V 等宏观量和阿伏加德罗常数 NA 求解：(1)分子质量：m0 MNA；(2)分子的大小：球体模型 V016d3，立方体模型 V0d3；专题十五 要点热点探究(3)分子占据的空间体积：V0 VNAMNA(固体和液体可忽略分子之间的间隙，V0 表示一个分子的体积；对于气体，V0 表示一个分子的活动空间的体积)；(4)物质(质量为 m、体积为 V)所含的
5、分子数：nmMNA，nVV NA.专题十五 要点热点探究 例 1 2011广东卷 如图 6151 所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是()A铅分子做无规则热运动B铅柱受到大气压力作用C铅柱间存在万有引力作用D铅柱间存在分子引力作用专题十五 要点热点探究 例 1 D【解析】两个接触面平滑的铅柱压紧后，一个铅柱表面的分子与另一个铅柱表面的分子之间的距离很小，达到了分子间有明显作用力的范围，这时分子间的作用力表现为引力，因此下面的铅柱不脱落D 正确专题十五 要点热点探究 “用油膜法估测分子的大小”实验中，以下选项中不作为本次实验的科学依据的是()A将油膜看成单分子层
6、油膜 B将油膜分子近似看成球体或正立方体 C考虑了各油酸分子间的间隙 D油膜的体积等于总的分子体积之和 例1 变式题 C【解析】本实验没有考虑各油酸分子间的间隙，而是将油膜看成单分子层油膜，故选项C不是本次实验的科学依据 专题十五 要点热点探究 探究点二 分子内能及热力学定律例 2 2011广东卷 图 6152 为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N 两筒间密闭了一定质量的气体，M 可沿 N 的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在 M 向下滑动的过程中()图 6152专题十五 要点热点探究 A外界对气体做功，气体内能增大B外界对气体做功，气体内能减小C气体对外界做功，气体内能增大
7、D气体对外界做功，气体内能减小例2 A【解析】不与外界发生热交换，则Q0；在M向下滑动时体积减小，外界对气体做功，W0；由热力学第一定律UQW，得U0，选A.【点评】改变内能的两种方式是做功与热传递在本题中，封闭的气体与外界无热交换，即Q0，改变内能是通过做功来完成的热力学第一定律是高考中常考的内容，解题中要注意各物理量的符号专题十五 要点热点探究 如图6153所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体()A温度升高，压强
8、增大，内能减少 B温度降低，压强增大，内能减少 C温度升高，压强增大，内能增加 D温度降低，压强减小，内能增加专题十五 要点热点探究 例 2 变式题 C【解析】外力 F 做正功，W0；绝热，Q0；由热力学第一定律 UQW0，内能增加，温度升高；另外，由pVTC 可以判断出压强增大专题十五 要点热点探究 探究点三 气体状态变化的图象问题一定质量的某种理想气体的等温、等容、等压图象变化过程变化规律图象等温变化 遵循玻意耳定律 pVC.pV 图象为双曲线，对同一气体，pV 乘积大的图线对应的 T 高，即 T2T1；p1V图象为过原点的直线，对同一气体，斜率大的图线对应的 T 高，即图中 T2T1专题
9、十五 要点热点探究 变化过程变化规律图象等容变化 遵循查理定律pTC.pT 图象为过原点的直线，对同一气体，斜率大的图线对应的 V 小，即图中 V2V1等压变化 遵循盖吕萨克定律VTC.VT 图象为过原点的直线，对同一气体，斜率大的图线对应的 p 小，即图中 p2p1专题十五 要点热点探究 例3 为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体图6154中的图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是()专题十五 要点热点探究 例 3 B【解析】理想气体等温压缩过程，由玻意耳定律 pVC，pV 图象为双曲线，p1V图象为过原点的直线，选项 B 正确专题十五 要点热点探
10、究 民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上其原因是，当火罐内的气体()A温度不变时，体积减小，压强增大B体积不变时，温度降低，压强减小C压强不变时，温度降低，体积减小D质量不变时，压强增大，体积减小 专题十五 要点热点探究 例 3 变式题 B【解析】当纸片燃烧完时，温度降低，这时迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，使得体积不变，等容过程，温度降低，压强减小，B 对专题十五 要点热点探究 探究点四 热力学定律与气体定律的综合1热力学第一定律适用于固体、液体、气体，而气体实验定律、状态方程均适用于理想
11、气体研究理想气体状态变化问题时，应先根据气体定律判断三个状态参量的变化，再依据温度的变化确定内能的变化，依据气体体积的变化确定做功情况，依据内能的变化及做功情况确定过程是吸热还是放热2注意理想气体分子间分子力为零，分子势能为零，所以理想气体的内能等于分子动能的总和，而温度是分子平均动能的标志，因此一定质量的某种理想气体的内能只由温度决定；非理想气体分子之间存在分子力，因此分子势能不可忽略专题十五 要点热点探究 例4(双选)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是()A若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变 B若气体的内能不变，其状态也一定不变 C若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增
12、大 D气体温度每升高1 K所吸收的热量与气体经历的过程有关 专题十五 要点热点探究 例 4 AD【解析】理想气体的内能只由温度决定，由理想气体状态方程pVT C 可知，若气体的压强和体积都不变，温度 T 也不变，所以内能也一定不变，A 项正确若气体的内能不变，则温度 T不变，但气体的压强和体积可以改变，B 项错误若气体的温度升高，体积增大，其压强可以不变，C 项错误由热力学第一定律 UQW 知，D 项正确【点评】本题是一道综合性比较强的试题重点考查了与理想气体有关的因素、热力学第一定律和气体实验定律 专题十五 要点热点探究 (双选)下列说法中正确的是()A理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热量交换 B布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 C质量一定的理想气体，压强不变时，温度越高，体积越大 D根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 专题十五 要点热点探究 变式题 4 CD【解析】理想气体在等温变化时，内能不改变，但可以与外界发生热交换，同时外界对气体做功或气体对外界做功，A 错；布朗运动是液体分子无规则运动所引起的，但它本身并不是液体分子的运动，B 错；质量一定的理想气体，压强不变时，体积随温度升高而增大，C 对；根据热力学第二定律可知，D 对