專題14熱學(xué)01專題網(wǎng)絡(luò)·思維腦圖02考情分析·解密高考03高頻考點(diǎn)·以考定法04核心素養(yǎng)·難點(diǎn)突破05創(chuàng)新好題·輕松練考點(diǎn)內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)分子動(dòng)理論1.了解并掌握分子微觀和宏觀上的描述及聯(lián)系；2.認(rèn)識(shí)晶體、非晶體及其性質(zhì)，了解液體的表面張力及在生活中的應(yīng)用；3.掌握理想氣體狀態(tài)方程，掌握氣體實(shí)驗(yàn)定律并會(huì)分析其圖像；4.了解熱力學(xué)第一、第二定律的含義，并能與氣體實(shí)驗(yàn)定律相結(jié)合固體和液體氣體實(shí)驗(yàn)定律理想氣體狀態(tài)方程及圖像熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律結(jié)合分子動(dòng)理論分子總數(shù)：N＝nNA＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(V,Vmol)NA.特別提醒：對(duì)氣體而言，V0＝eq\f(V,N)不等于一個(gè)氣體分子的體積，而是表示一個(gè)氣體分子占據(jù)的空間．兩種分子模型：①球體模型：V＝eq\f(4,3)πR3＝eq\f(1,6)πd3(d為球體直徑)；②立方體模型：V＝a3.分子間的作用力：分子間同時(shí)存在引力和斥力，且都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力變化得較快．分子動(dòng)能分子動(dòng)能是分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能．分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能：1)所有分子動(dòng)能的平均值．2)溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志．分子勢(shì)能分子勢(shì)能的定義：由分子間的相對(duì)位置決定的能，在宏觀上分子勢(shì)能與物體體積有關(guān)，在微觀上與分子間的距離有關(guān)．分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系：分子間的作用力F、分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能Ep＝0)．當(dāng)r＞r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，當(dāng)r增大時(shí)，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大．當(dāng)r＜r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)r減小時(shí)，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大．當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最?。矬w的內(nèi)能內(nèi)能：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和．決定因素：溫度、體積和物質(zhì)的量．物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運(yùn)動(dòng)速度大小無關(guān)．改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和傳熱．溫度一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度．兩種溫標(biāo)：攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)．?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系：T＝t＋273.15K.氣體壓強(qiáng)的微觀解釋固體和液體固體及分類分類：固體分為晶體和非晶體兩類．晶體又分為單晶體和多晶體．晶體和非晶體的比較分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形有規(guī)則的幾何形狀無確定的幾何形狀無確定的幾何外形熔點(diǎn)確定確定不確定物理性質(zhì)各向異性各向同性各向同性典型物質(zhì)石英、云母、明礬、食鹽各種金屬玻璃、橡膠、蜂蠟、松香、瀝青轉(zhuǎn)化晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化液體和液體的表面張力作用效果：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢(shì)，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形表面積最?。较颍罕砻鎻埩Ω好嫦嗲?，跟這部分液面的分界線垂直．形成原因：表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大，分子間作用力表現(xiàn)為引力．浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)當(dāng)液體和與之接觸的固體的相互作用比液體分子之間的相互作用強(qiáng)時(shí)，液體能夠浸潤(rùn)固定．反之，液體不浸潤(rùn)固體．毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升，不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降．液晶液晶的物理性質(zhì)：1)具有液體的流動(dòng)性．2)具有晶體的光學(xué)各向異性．液晶的微觀結(jié)構(gòu):從某個(gè)方向上看，其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的．氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程理想氣體：在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體．1)在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低時(shí)，實(shí)際氣體可以看作理想氣體．2)理想氣體的分子間除碰撞外不考慮其他作用，一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定．理想氣體狀態(tài)方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C.(質(zhì)量一定的理想氣體)氣體實(shí)驗(yàn)定律玻意耳定律查理定律蓋—呂薩克定律內(nèi)容一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比表達(dá)式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)拓展：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔTeq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)拓展：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時(shí)，分子的平均動(dòng)能不變．體積減小時(shí)，分子的數(shù)密度增大，氣體的壓強(qiáng)增大一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時(shí)，分子的數(shù)密度保持不變，溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大，氣體的壓強(qiáng)增大一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能增大．只有氣體的體積同時(shí)增大，使分子的數(shù)密度減小，才能保持壓強(qiáng)不變圖像四種圖像的比較類別特點(diǎn)(其中C為常量)舉例p－VpV＝CT，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)p－eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高p－Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小V－TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強(qiáng)越小熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律相結(jié)合熱力學(xué)第一定律內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功的和．表達(dá)式：ΔU＝Q＋W.表達(dá)式中的正、負(fù)號(hào)法則：物理量＋－W外界對(duì)物體做功物體對(duì)外界做功Q物體吸收熱量物體放出熱量ΔU內(nèi)能增加內(nèi)能減少熱力學(xué)第一定律的理解內(nèi)能的變化常用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行分析．做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對(duì)外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對(duì)氣體做功，W為正．與外界絕熱，則不發(fā)生傳熱，此時(shí)Q＝0.如果研究對(duì)象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢(shì)能，所以當(dāng)它的內(nèi)能變化時(shí)，體現(xiàn)在分子動(dòng)能的變化上，從宏觀上看就是溫度發(fā)生了變化．三種特殊情況若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界(物體)對(duì)物體(外界)做的功等于物體內(nèi)能的增加(減少)；若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收(放出)的熱量等于物體內(nèi)能的增加(減少)；若在過程的初、末狀態(tài)，物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界(物體)對(duì)物體(外界)做的功等于物體放出(吸收)的熱量．熱力學(xué)第二定律的理解熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，也可以從單一熱源吸收熱量全部轉(zhuǎn)化為功，但會(huì)產(chǎn)生其他影響．“自發(fā)地”指明了傳熱等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助．“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響，如吸熱、放熱、做功等．在產(chǎn)生其他影響的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：熱力學(xué)第二定律的每一種表述，都揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性，進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．高溫物體eq\o(,\s\up7(熱量Q能自發(fā)傳給),\s\do5(熱量Q不能自發(fā)傳給))低溫物體．功eq\o(,\s\up7(能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為),\s\do5(不能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為))熱．氣體體積V1eq\o(,\s\up7(能自發(fā)膨脹到),\s\do5(不能自發(fā)收縮到))氣體體積V2(較大)．熱力學(xué)第二定律的兩種表述克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體．開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響．或表述為“第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的”．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律．熱力學(xué)第二定律的微觀意義：一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序度增大的方向進(jìn)行．兩類永動(dòng)機(jī)的比較第一類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求不需要任何動(dòng)力或燃料，卻能不斷地對(duì)外做功的機(jī)器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器不可能制成的原因違背能量守恒定律不違背能量守恒定律，違背熱力學(xué)第二定律考向一：分子動(dòng)理論【探究重點(diǎn)】一個(gè)分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(M,NA).一個(gè)分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)(注意：對(duì)于氣體，V0表示一個(gè)氣體分子占有的空間)．1mol物體的體積：Vmol＝eq\f(M,ρ).【高考解密】(2021·重慶卷·8)圖甲和圖乙中曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別描述了某物理量隨分子之間的距離變化的規(guī)律，r0為平衡位置．現(xiàn)有如下物理量：①分子勢(shì)能，②分子間引力，③分子間斥力，④分子間引力和斥力的合力，則曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對(duì)應(yīng)的物理量分別是()A．①③② B．②④③C．④①③ D．①④③【答案】D【解析】根據(jù)分子處于平衡位置(即分子之間距離為r0)時(shí)分子勢(shì)能最小，可知曲線Ⅰ為分子勢(shì)能隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子處于平衡位置(即分子之間距離為r0)時(shí)分子間作用力為零，可知曲線Ⅱ?yàn)榉肿娱g作用力隨分子之間距離r變化的圖像；根據(jù)分子之間斥力隨分子之間距離的增大而減小以及分子間距離小于r0時(shí)分子間作用力表現(xiàn)為斥力，可知曲線Ⅲ為分子間斥力隨分子之間距離r變化的圖像，故選D.【考向預(yù)測(cè)】(2023·北京市順義區(qū)統(tǒng)練)如圖，這是兩分子系統(tǒng)的分子勢(shì)能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系圖像，下列說法正確的是()A．當(dāng)r＝r1時(shí)，分子間的作用力為零B．當(dāng)r＞r1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力C．當(dāng)r由r1變到r2的過程中，分子勢(shì)能逐漸變大D．當(dāng)r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做正功【答案】D【解析】由圖像可知，分子間距離為r2時(shí)分子勢(shì)能最小，此時(shí)分子間的距離為平衡距離．r＝r1時(shí)兩分子之間的距離小于平衡距離，可知r＝r1時(shí)分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，故A錯(cuò)誤；r2是平衡距離，當(dāng)r1＜r＜r2時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，增大分子間距離，分子間作用力做正功，分子勢(shì)能Ep減小，故B、C錯(cuò)誤，D正確．考向二：固體、液體【探究重點(diǎn)】晶體與非晶體分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形規(guī)則不規(guī)則物理性質(zhì)各向異性各向同性熔點(diǎn)確定不確定原子排列有規(guī)則，但多晶體每個(gè)晶體間的排列無規(guī)則無規(guī)則聯(lián)系晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化【高考解密】(2021·江蘇·高考真題)鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時(shí)，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測(cè)肥皂膜前后兩個(gè)面的側(cè)視形狀應(yīng)當(dāng)是()A． B． C． D．【答案】C【解析】薄膜干涉為前后兩個(gè)面反射回來的光發(fā)生干涉形成干涉條紋，在復(fù)色光時(shí)，出現(xiàn)彩色條紋，由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下逐漸增大，從而使干涉條紋的間距上疏下密，由于表面張力的作用，使得肥皂膜向內(nèi)凹陷，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C?！究枷蝾A(yù)測(cè)】玻璃的出現(xiàn)和使用在人類生活里已有四千多年的歷史，它是一種非晶體，下列關(guān)于玻璃的說法正確的是()A．有固定的熔點(diǎn)B．天然具有規(guī)則的幾何形狀C．沿不同方向的導(dǎo)熱性能相同D．分子在空間上周期性排列【答案】C【解析】玻璃是非晶體，根據(jù)非晶體的特點(diǎn)可知，非晶體是指組成物質(zhì)的分子(或原子、離子)在空間上不呈周期性排列的固體，它沒有一定規(guī)則的外形，它的物理性質(zhì)在各個(gè)方向上都是相同的，叫各向同性，它沒有固定的熔點(diǎn)，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．考向三：氣體實(shí)驗(yàn)定律【探究重點(diǎn)】壓強(qiáng)的計(jì)算被活塞或汽缸封閉的氣體，通常分析活塞或汽缸的受力，應(yīng)用平衡條件或牛頓第二定律求解，壓強(qiáng)單位為Pa.水銀柱密封的氣體，應(yīng)用p＝p0＋ph或p＝p0－ph計(jì)算壓強(qiáng)，壓強(qiáng)p的單位為cmHg或mmHg.關(guān)聯(lián)氣體問題：解決由活塞、液柱相聯(lián)系的兩部分氣體問題時(shí)，根據(jù)兩部分氣體壓強(qiáng)、體積的關(guān)系，列出關(guān)聯(lián)關(guān)系式，再結(jié)合氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程求解．合理選取氣體變化所遵循的規(guī)律列方程若氣體質(zhì)量一定，p、V、T中有一個(gè)量不發(fā)生變化，則選用對(duì)應(yīng)的氣體實(shí)驗(yàn)定律列方程求解．若氣體質(zhì)量一定，p、V、T均發(fā)生變化，則選用理想氣體狀態(tài)方程列式求解．分析氣體狀態(tài)變化的問題要抓住三點(diǎn)弄清一個(gè)物理過程分為哪幾個(gè)階段．找出幾個(gè)階段之間是由什么物理量聯(lián)系起來的．明確哪個(gè)階段應(yīng)遵循什么實(shí)驗(yàn)定律．【高考解密】(2022·湖北卷·3)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c，其過程如p－V圖中a→c直線段所示，狀態(tài)b對(duì)應(yīng)該線段的中點(diǎn)．下列說法正確的是()A．a(chǎn)→b是等溫過程B．a(chǎn)→b過程中氣體吸熱C．a(chǎn)→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D．a(chǎn)→c過程中外界對(duì)氣體做正功【答案】B【解析】根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知a→b氣體溫度升高，內(nèi)能增加，即ΔU>0，且體積增大，氣體對(duì)外界做功，即W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知a→b過程中氣體吸熱，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知，p－V圖像的坐標(biāo)值的乘積反映溫度，a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)值的乘積相等，而中間狀態(tài)的坐標(biāo)值乘積更大，則a→c過程的溫度先升高后降低，且狀態(tài)b的溫度最高，C錯(cuò)誤；a→c過程氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功，即外界對(duì)氣體做負(fù)功，D錯(cuò)誤．【考向預(yù)測(cè)】(2022·山東日照市一模)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷兩個(gè)不同過程，分別由壓強(qiáng)－體積(p－V)圖上的曲線Ⅰ和曲線Ⅱ表示，如圖所示，曲線均為反比例函數(shù)曲線的一部分．a(chǎn)、b為曲線Ⅰ上的兩點(diǎn)，氣體在狀態(tài)a和b的壓強(qiáng)分別為pa、pb，溫度分別為Ta、Tb.c、d為曲線Ⅱ上的兩點(diǎn)，氣體在狀態(tài)c和d的壓強(qiáng)分別為pc、pd，溫度分別為Tc、Td.下列關(guān)系式正確的是()A.eq\f(Ta,Tb)＝eq\f(1,3) B.eq\f(Ta,Tc)＝eq\f(1,2)C.eq\f(pa,pd)＝eq\f(2,3) D.eq\f(pd,pb)＝eq\f(1,2)【答案】B【解析】根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程及曲線均為反比例函數(shù)曲線的一部分，可得曲線Ⅰ和曲線Ⅱ均為等溫變化，故可得a、b兩點(diǎn)的溫度相同，A錯(cuò)誤；從a到c為等壓變化，由蓋－呂薩克定律有eq\f(Ta,Tc)＝eq\f(Va,Vc)＝eq\f(1,2)，B正確；從c到d為等溫變化，由玻意耳定律有eq\f(pd,pc)＝eq\f(Vc,Vd)＝eq\f(2,3)，由題圖可知pa＝pc，故eq\f(pa,pd)＝eq\f(3,2)，C錯(cuò)誤；由玻意耳定律，有eq\f(pa,pb)＝eq\f(Vb,Va)＝3，故eq\f(pd,pb)＝2，D錯(cuò)誤．考向四：理想氣體狀態(tài)方程及圖像【探究重點(diǎn)】處理氣體狀態(tài)變化的圖像問題的技巧首先應(yīng)明確圖像上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個(gè)狀態(tài)，它對(duì)應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)量；圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程．看此過程屬于等溫、等容還是等壓變化，然后用相應(yīng)規(guī)律求解．在V－T圖像(或p－T圖像)中，比較兩個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)時(shí)，可比較這兩個(gè)狀態(tài)到原點(diǎn)連線的斜率的大小，斜率越大，壓強(qiáng)(或體積)越小；斜率越小，壓強(qiáng)(或體積)越大．【高考解密】(2022·湖北卷·3)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c，其過程如p－V圖中a→c直線段所示，狀態(tài)b對(duì)應(yīng)該線段的中點(diǎn)．下列說法正確的是()A．a(chǎn)→b是等溫過程B．a(chǎn)→b過程中氣體吸熱C．a(chǎn)→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D．a(chǎn)→c過程中外界對(duì)氣體做正功【答案】B【解析】根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知a→b氣體溫度升高，內(nèi)能增加，即ΔU>0，且體積增大，氣體對(duì)外界做功，即W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知a→b過程中氣體吸熱，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可知，p－V圖像的坐標(biāo)值的乘積反映溫度，a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標(biāo)值的乘積相等，而中間狀態(tài)的坐標(biāo)值乘積更大，則a→c過程的溫度先升高后降低，且狀態(tài)b的溫度最高，C錯(cuò)誤；a→c過程氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功，即外界對(duì)氣體做負(fù)功，D錯(cuò)誤．【考向預(yù)測(cè)】(2023·江蘇揚(yáng)州市模擬)圖示描述了一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程中的四個(gè)狀態(tài)，圖中ab的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)，bc與橫軸平行，cd與縱軸平行，則下列說法正確的是()A．氣體從a→b的過程，氣體體積不變B．氣體從b→c→d的過程，氣體體積先增大后減小C．氣體從c→d的過程，氣體分子的數(shù)密度增大D．氣體從d→a的過程，氣體從外界吸熱【答案】A【解析】ab的延長(zhǎng)線過原點(diǎn)，所以a→b是等容過程，體積不變，故A正確；p－T圖像的斜率與體積成反比，氣體從b→c→d的過程中，各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率不斷減小，所以體積不斷增大，故B錯(cuò)誤；從c→d的過程中，氣體體積增大，氣體分子的數(shù)密度減小，故C錯(cuò)誤；氣體從d→a的過程，體積減小，外界對(duì)氣體做功，W>0，氣體溫度降低，內(nèi)能減小，ΔU<0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知Q<0，所以氣體放熱，故D錯(cuò)誤．考向五：熱力學(xué)定律與氣體實(shí)驗(yàn)定律相結(jié)合【探究重點(diǎn)】理想氣體相關(guān)三量ΔU、W、Q的分析思路內(nèi)能變化量ΔU由氣體溫度變化分析ΔU：溫度升高，內(nèi)能增加，ΔU>0；溫度降低，內(nèi)能減少，ΔU<0.由公式ΔU＝W＋Q分析內(nèi)能變化．做功情況W：由體積變化分析氣體做功情況：體積膨脹，氣體對(duì)外界做功，W<0；體積被壓縮，外界對(duì)氣體做功，W>0.氣體吸、放熱Q：一般由公式Q＝ΔU－W分析氣體的吸、放熱情況：Q>0，吸熱；Q<0，放熱．充氣問題：選擇原有氣體和即將充入的氣體整體作為研究對(duì)象，就可把充氣過程中氣體質(zhì)量變化問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體問題．抽氣問題：選擇每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體整體作為研究對(duì)象，抽氣過程可以看成質(zhì)量不變的等溫膨脹過程．灌氣分裝：把大容器中的剩余氣體和多個(gè)小容器中的氣體整體作為研究對(duì)象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．漏氣問題：選容器內(nèi)剩余氣體和漏出氣體整體作為研究對(duì)象，便可使漏氣過程中氣體質(zhì)量變化問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體問題．【高考解密】(2022·重慶卷·15(1))2022年5月15日，我國(guó)自主研發(fā)的“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇創(chuàng)造了海拔9032米的大氣科學(xué)觀測(cè)世界紀(jì)錄．若在浮空艇某段上升過程中，艇內(nèi)氣體溫度降低，體積和質(zhì)量視為不變，則艇內(nèi)氣體(視為理想氣體)()A．吸收熱量 B．壓強(qiáng)增大C．內(nèi)能減小 D．對(duì)外做負(fù)功【答案】C【解析】由于浮空艇上升過程中體積和質(zhì)量均不變，則艇內(nèi)氣體不做功；根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，可知溫度降低，艇內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，氣體內(nèi)能減??；又根據(jù)ΔU＝W＋Q可知?dú)怏w放出熱量，故選C.【考向預(yù)測(cè)】(2023·江蘇鹽城市檢測(cè))A、B兩個(gè)容器體積均為V，C是用活塞密封的氣筒，它的工作體積為0.5V.C與A、B通過兩只單向氣閥a、b相連；當(dāng)氣筒C抽氣時(shí)氣閥a打開、b關(guān)閉；當(dāng)氣筒打氣時(shí)氣閥b打開、a關(guān)閉．最初A、B兩容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)均為大氣壓強(qiáng)p0，活塞位于氣筒C的最右側(cè)．(氣筒與容器連接部分的氣體體積忽略不計(jì)，整個(gè)裝置溫度保持不變，氣體可視為理想氣體．)(1)求以工作體積完成第1次抽氣結(jié)束后，容器A內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1；(2)現(xiàn)在讓氣筒以工作體積完成抽氣、打氣各兩次，求第1次打氣后與第2次打氣后容器B內(nèi)氣體壓強(qiáng)之比．【答案】(1)eq\f(2,3)p0(2)6∶7【解析】(1)對(duì)第1次抽氣過程，由玻意耳定律有p0V＝p1(0.5＋1)V解得p1＝eq\f(2,3)p0(2)設(shè)第1次打氣結(jié)束時(shí)，B內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1′，第1次打氣過程由玻意耳定律得p0V＋p1·0.5V＝p1′V解得p1′＝eq\f(4,3)p0設(shè)第2次抽氣結(jié)束時(shí)A內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p2，第2次抽氣結(jié)程由玻意耳定律得p1V＝p2(0.5＋1)V解得p2＝eq\f(4,9)p0設(shè)第2次打氣結(jié)束時(shí)B內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p2′，第2次打氣過程由玻意耳定律得p2·0.5V＋p1′V＝p2′V解得p2′＝eq\f(14,9)p0可得p1′∶p2′＝6∶7.若以V表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，ρ表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度，M表示水的摩爾質(zhì)量，M0表示一個(gè)水分子的質(zhì)量，V0表示一個(gè)水分子的體積，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則下列關(guān)系式中正確的是()A．NA＝eq\f(M0,ρV) B．V0＝eq\f(V,NA)C．M0＝eq\f(M,NA) D．ρ＝eq\f(M,NAV0)【答案】C【解析】水蒸氣的摩爾質(zhì)量ρV除以一個(gè)水蒸氣分子的質(zhì)量M0等于阿伏加德羅常數(shù)，A錯(cuò)誤；但由于水蒸氣分子間距遠(yuǎn)大于分子直徑，則V0?eq\f(V,NA)，B錯(cuò)誤；水分子的質(zhì)量M0等于摩爾質(zhì)量M除以阿伏加德羅常數(shù)NA，即M0＝eq\f(M,NA)，C正確；由于摩爾體積V遠(yuǎn)大于NAV0，則ρ＝eq\f(M,V)<eq\f(M,NAV0)，D錯(cuò)誤．（2023·江蘇省蘇錫常鎮(zhèn)四市高三下學(xué)期4月二模）用氣壓式開瓶器開紅酒瓶，如圖所示，通過針頭向瓶?jī)?nèi)打幾次氣，然后便能輕松拔出瓶塞，則（）A.打氣后瓶塞未拔出前，分子斥力明顯增大B.打氣后瓶塞未拔出前，單位時(shí)間內(nèi)與瓶塞碰撞的分子數(shù)增多C.快速拔出瓶塞的過程中，氣體吸熱，內(nèi)能增大D.快速拔出瓶塞的過程中，瓶塞克服摩擦力所做的功等于氣體內(nèi)能的減少【答案】B【解析】A．打氣后瓶塞未拔出前，氣體分子間距離很大，分子間作用力非常小，可以忽略不計(jì)，故A錯(cuò)誤；B．打氣后瓶塞未拔出前，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增加，氣體壓強(qiáng)變大，根據(jù)壓強(qiáng)微觀意義可知，單位時(shí)間內(nèi)與瓶塞碰撞的分子數(shù)增多，故B正確；CD．快速拔出瓶塞的過程中，氣體體積變大，對(duì)外做功，由于是快速拔出瓶塞，可認(rèn)為該過程沒有發(fā)生熱傳遞，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能減少；拔出瓶塞的過程中，瓶塞除了克服摩擦力做功，還需要克服大氣壓力做功，故瓶塞克服摩擦力所做的功不等于氣體內(nèi)能的減少，故CD錯(cuò)誤。故選B。下列說法中正確的是()A．液晶的分子排列會(huì)因所加電壓的變化而變化，由此引起光學(xué)性質(zhì)的改變B．在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，一大滴水銀會(huì)呈球狀，這是因?yàn)橐后w內(nèi)分子間有相互吸引力C．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干凈的玻璃板上卻不能，這是因?yàn)橛椭顾谋砻鎻埩υ龃驞．當(dāng)兩薄玻璃板間夾有一層水膜時(shí)，在垂直于玻璃板的方向很難將玻璃板拉開，這是由于水膜具有表面張力【答案】A【解析】液晶的分子排列會(huì)因所加電壓的變化而變化，由此引起光學(xué)性質(zhì)的改變，A正確；在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，一大滴水銀會(huì)成球狀，是表面張力原因，B錯(cuò)誤；水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，這是不浸潤(rùn)的結(jié)果，而在干凈的玻璃板上不能形成水珠，這是浸潤(rùn)的結(jié)果，C錯(cuò)誤；玻璃板很難被拉開是由于分子引力和大氣壓的作用，D錯(cuò)誤．(2023·江蘇揚(yáng)州市模擬)用電腦軟件模擬兩個(gè)相同分子在僅受分子力作用下的運(yùn)動(dòng)．將兩個(gè)質(zhì)量均為m的A、B分子從x軸上的－x0和x0處由靜止釋放，如圖所示．其中B分子的速度v隨位置x的變化關(guān)系如圖所示．取無窮遠(yuǎn)處勢(shì)能為零，下列說法正確的是()A．A、B間距離為x1時(shí)分子力為零B．A、B間距離為2(x1－x0)時(shí)分子力為零C．A、B系統(tǒng)的分子勢(shì)能最小值為eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12D．釋放時(shí)A、B系統(tǒng)的分子勢(shì)能為mv22【答案】D【解析】由題圖可知，B分子在x0～x1過程中做加速運(yùn)動(dòng)，說明開始時(shí)兩分子間作用力為斥力，在x1處速度最大，加速度為0，即兩分子間的作用力為0，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，此時(shí)A、B分子間的距離為2x1，故A、B錯(cuò)誤；由題圖可知，兩分子運(yùn)動(dòng)到無窮遠(yuǎn)處的速度為v2，在無窮遠(yuǎn)處的總動(dòng)能為2×eq\f(1,2)mv22＝mv22，由題意可知，無窮遠(yuǎn)處的分子勢(shì)能為0，由能量守恒定律可知，釋放時(shí)A、B系統(tǒng)的分子勢(shì)能為mv22，故D正確；由能量守恒定律可知，當(dāng)兩分子速度最大即動(dòng)能最大時(shí)，分子勢(shì)能最小，則最小分子勢(shì)能為Epmin＝mv22－2×eq\f(1,2)mv12＝mv22－mv12，故C錯(cuò)誤．（2023·江蘇省八市高三下學(xué)期三模補(bǔ)償訓(xùn)練）石墨烯是從石墨中分離出的新材料，其中碳原子緊密結(jié)合成單層六邊形晶格結(jié)構(gòu)，如圖所示，則（）A.石墨是非晶體B.石墨研磨成的細(xì)粉末就是石墨烯C.單層石墨烯的厚度約3μmD.碳原子六邊形頂點(diǎn)附近不停地振動(dòng)【答案】D【解析】A．石墨是晶體，故A錯(cuò)誤；B．石墨烯是石墨中提取出來的新材料，故B錯(cuò)誤；C．單層石墨烯厚度約為原子尺寸，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)分子動(dòng)理論可知，固體分子在平衡點(diǎn)不停的振動(dòng)，故D正確。故選D。(2023·江蘇省公道中學(xué)模擬)為了減少某病毒傳播，人們使用乙醇噴霧消毒液和免洗洗手液，兩者的主要成分都是酒精，則下列說法正確的是()A．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液體分子擴(kuò)散到了空氣中B．在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，會(huì)聞到淡淡的酒味，與分子運(yùn)動(dòng)無關(guān)C．在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，會(huì)聞到淡淡的酒味，這是酒精分子做布朗運(yùn)動(dòng)的結(jié)果D．使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w的過程中，分子間距不變【答案】A【解析】因?yàn)橐磺形镔|(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以使用免洗洗手液時(shí)，手部很快就干爽了，這是擴(kuò)散現(xiàn)象，故A正確；在房間內(nèi)噴灑乙醇消毒液后，會(huì)聞到淡淡的酒味，這是酒精分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，證明了酒精分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不屬于布朗運(yùn)動(dòng)，故B、C錯(cuò)誤；洗手液中的酒精由液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w的過程中，溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，但是分子之間的距離變大，故D錯(cuò)誤．(2023·江蘇省如皋中學(xué)高三模擬)如圖所示，兩個(gè)內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸通過一個(gè)質(zhì)量不能忽略的“工”字形活塞封閉了A、B兩部分理想氣體．下面汽缸的橫截面積大于上面汽缸的橫截面積，現(xiàn)使環(huán)境溫度降低10℃，外界大氣壓保持不變，下列說法正確的是()A．活塞下降 B．活塞上升C．活塞靜止不動(dòng) D．不能確定【答案】A【解析】初態(tài)時(shí)，對(duì)“工”字形活塞整體受力分析，有pASA＋M工g＋p0SB＝pBSB＋p0SA，對(duì)上面汽缸受力分析，有pASA＝p0SA＋M上缸g，末態(tài)時(shí)，對(duì)“工”字形活塞整體受力分析，有pA′SA＋M工g＋p0SB＝pB′SB＋p0SA，對(duì)上面汽缸受力分析，有pA′SA＝p0SA＋M上缸g，聯(lián)立方程解得pA′＝pA，pB′＝pB，對(duì)A、B兩部分氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得eq\f(pAVA,T)＝eq\f(pA′VA′,T′)，eq\f(pBVB,T)＝eq\f(pB′VB′,T′)，因溫度降低，pA′＝pA，pB′＝pB，則VA′＜VA、VB′＜VB，則活塞下降，上面汽缸下降，才能使A、B氣體體積均變小，故選A.（2023·江蘇省南京市高三下學(xué)期三模）一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A→B→C→D→A循環(huán)過程。下列說法正確的是（）A.A→B→C過程中，氣體壓強(qiáng)先增加后不變B.C→D→A過程中，單位體積內(nèi)分子數(shù)先不變后增加C.整個(gè)循環(huán)過程中，氣體對(duì)外界做的功大于外界對(duì)氣體做的功D.整個(gè)循環(huán)過程中，氣體對(duì)外界放熱，內(nèi)能不變【答案】D【解析】A．A→B的過程中，氣體溫度不變，體積增大到原來的2倍，由玻意爾定律可知，氣體壓強(qiáng)將減小到A狀態(tài)時(shí)的二分之一；B→C的過程中，氣體的體積不變，溫度升高到原來的4倍，由查理定律可知，氣體的壓強(qiáng)將增大到B狀態(tài)時(shí)的4倍；即氣體壓強(qiáng)先減小后增大，故A錯(cuò)誤；B．C→D→A過程中，氣體的體積先減小后不變，所以單位體積內(nèi)分子數(shù)先增加后不變，故B錯(cuò)誤；C．A→B的過程中，氣體等溫膨脹，內(nèi)能不變，但對(duì)外做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體從外界吸收了熱量；B→C的過程中，氣體體積不變，溫度升高，內(nèi)能增加，氣體和外界沒有相互做功，由可知，氣體從外界吸收了熱量；C→D過程中，氣體體積減小，溫度降低，內(nèi)能減小，由圖可知是定值，則由可知，氣體經(jīng)歷了等壓壓縮，外界對(duì)氣體做了功，由可知，氣體向外界釋放了熱量；D→A過程中，氣體經(jīng)歷了等容降溫，內(nèi)能減小，壓強(qiáng)減小，氣體與外界沒有相互做功，由可知，氣體向外界釋放了熱量。綜上所述，氣體與外界相互做功發(fā)生在A→B和C→D過程中，其中A→B是一個(gè)降壓過程，C→D是一個(gè)等壓過程，由D→A過程可知，A→B過程中壓強(qiáng)的最大值小于C→D過程中的壓強(qiáng)，兩個(gè)過程中氣體的體積變化量相等，所以A→B過程中氣體對(duì)外界做的功小于C→D過程中外界對(duì)氣體做的功，故C錯(cuò)誤；D．由上面的分析可知，整個(gè)循環(huán)過程中，外界對(duì)氣體做的功大于氣體對(duì)外界做的功，氣體的溫度、體積最終回到了開始狀態(tài)，內(nèi)能變化量為零，由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w對(duì)外界放了熱，故D正確。故選D（2023·安徽省黃山市高三下學(xué)期三模）如圖所示是一種演示氣體定律的儀器一哈勃瓶，它是一個(gè)底部開有圓孔，瓶頸很短的平底大燒瓶，在瓶?jī)?nèi)塞有一氣球，氣球的吹氣口反扣在瓶口上，瓶底的圓孔上配有一個(gè)橡皮塞。在一次實(shí)驗(yàn)中，瓶?jī)?nèi)由氣球和橡皮塞封閉一定質(zhì)量的氣體，開始時(shí)氣球自然松弛，氣球內(nèi)氣體與外界連通，氣體體積為V，瓶?jī)?nèi)氣體體積為。用打氣筒出氣口緊密貼合氣球吹氣口并向氣球內(nèi)緩慢打入氣體，直至氣球體積增大到，容器和氣球?qū)崃己?，外界溫度不變，氣球壁厚度不?jì)、重力不計(jì)，大氣壓強(qiáng)為，在此過程中（）A.瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能減小B.瓶?jī)?nèi)氣體吸熱C.瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)由變?yōu)镈.氣球中充入的氣體質(zhì)量等于開始時(shí)氣球中氣體質(zhì)量【答案】C【解析】A．瓶?jī)?nèi)氣體做等溫變化，內(nèi)能不變，故A錯(cuò)誤；B．瓶?jī)?nèi)氣體體積減小，則外界對(duì)氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，可知瓶?jī)?nèi)氣體向外界放熱，故B錯(cuò)誤；C．對(duì)瓶?jī)?nèi)氣體，根據(jù)玻意耳定律有解得故C正確；D．對(duì)氣球中的氣體，初始的壓強(qiáng)和體積為，；充氣后氣球中氣體的壓強(qiáng)和體積為，，則氣球中原來氣體與充入氣球中氣體的質(zhì)量比為故D錯(cuò)誤；故選C。(2022·全國(guó)甲卷·33(2))如圖，容積均為V0、缸壁可導(dǎo)熱的A、B兩汽缸放置在壓強(qiáng)為p0、溫度為T0的環(huán)境中；兩汽缸的底部通過細(xì)管連通，A汽缸的頂部通過開口C與外界相通；汽缸V0.環(huán)境壓強(qiáng)保持不變，不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積，忽略摩擦．(1)將環(huán)境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達(dá)汽缸底部時(shí)的溫度；(2)將環(huán)境溫度緩慢改變至2T0，然后用氣泵從開口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體，求A汽缸中的活塞到達(dá)汽缸底部后，B汽缸內(nèi)第Ⅳ部分氣體的壓強(qiáng)．【答案】(1)eq\f(4,3)T0(2)eq\f(9,4)p0【解析】(1)因兩活塞的質(zhì)量不計(jì)，則當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，Ⅳ內(nèi)的氣體壓強(qiáng)總等于大氣壓強(qiáng)，則該氣體進(jìn)行等壓變化，則當(dāng)B中的活塞剛到達(dá)汽缸底部時(shí)，對(duì)Ⅳ中氣體由蓋—呂薩克定律可得eq\f(\f(3,4)V0,T0)＝eq\f(V0,T)，解得T＝eq\f(4,3)T0(2)設(shè)當(dāng)A中的活塞到達(dá)汽缸底部時(shí)Ⅲ中氣體的壓強(qiáng)為p，則此時(shí)Ⅳ內(nèi)的氣體壓強(qiáng)也等于p，設(shè)此時(shí)Ⅳ內(nèi)的氣體的體積為V，則Ⅱ、Ⅲ兩部分氣體的體積為(V0－V)，則對(duì)Ⅳ中氣體有eq\f(p0·\f(3V0,4),T0)＝eq\f(pV,2T0)，對(duì)Ⅱ、Ⅲ兩部分氣體有eq\f(p0\f(V0,8)＋\f(V0,4),T0)＝eq\f(pV0－V,2T0)聯(lián)立解得p＝eq\f(9,4)p0.(2022·江蘇如皋市期末)如圖所示，柱形絕熱汽缸固定在傾角為θ的斜面上，一定質(zhì)量的理想氣體被重力為G、橫截面積為S的絕熱活塞封閉在汽缸內(nèi)，此時(shí)活塞距汽缸底部的距離為L(zhǎng)0，汽缸內(nèi)溫度為T0.現(xiàn)通過電熱絲緩慢對(duì)汽缸內(nèi)氣體加熱，通過電熱絲的電流為I，電熱絲電阻為R，加熱時(shí)間為t，使氣體溫度升高到2T0.已知大氣壓強(qiáng)為p0，活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動(dòng)，設(shè)電熱絲產(chǎn)生的熱量全部被氣體吸收．求汽缸內(nèi)氣體溫度從T0升高到2T0的過程中，(1)活塞移動(dòng)的距離x；(2)該氣體增加的內(nèi)能ΔU.【答案】(1)L0(2)I2Rt－(p0＋eq\f(Gsinθ,S))SL0【解析】(1)氣體等壓變化，則由蓋—呂薩克定律有eq\f(L0S,T0)＝eq\f(L1S,2T0)活塞移動(dòng)的距