專題33熱學(xué)的基本概念與原理目錄TOC\o"1-3"\h\u題型一關(guān)于分子動(dòng)理論及內(nèi)能的考查 1類型1微觀量估算的兩種“模型” 1類型2布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng) 4類型3分子力和內(nèi)能 6題型二固體、液體和氣體 10類型1固體和液體性質(zhì)的理解 10類型2氣體壓強(qiáng)的計(jì)算及微觀解釋 12題型三關(guān)于熱力學(xué)定律與能量守恒定律的理解 15類型1熱力學(xué)第一定律的理解 15類型2熱力學(xué)第二定律的理解 17類型3熱力學(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用 19題型一關(guān)于分子動(dòng)理論及內(nèi)能的考查類型1微觀量估算的兩種“模型”1．微觀量與宏觀量(1)微觀量：分子質(zhì)量m0、分子體積V0、分子直徑d等．(2)宏觀量：物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ、物體的體積V、摩爾體積Vmol等．2．分子的兩種模型(1)球模型：V0＝eq\f(1,6)πd3，得直徑d＝eq\r(3,\f(6V0,π))(常用于固體和液體)．(2)立方體模型：V0＝d3，得邊長d＝eq\r(3,V0)(常用于氣體)．3．幾個(gè)重要關(guān)系(1)一個(gè)分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(M,NA).(2)一個(gè)分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)(注意：對于氣體，V0表示一個(gè)氣體分子占有的空間)．(3)1mol物體的體積：Vmol＝eq\f(M,ρ).模型1微觀量估算的球體模型【例1】(多選)鉆石是首飾、高強(qiáng)度鉆頭和刻刀等工具中的主要材料，設(shè)鉆石的密度為ρ(單位為kg/m3)，摩爾質(zhì)量為M(單位為g/mol)，阿伏加德羅常數(shù)為NA.已知1克拉＝0.2g，則下列選項(xiàng)正確的是()A．a(chǎn)克拉鉆石物質(zhì)的量為eq\f(0.2a,M)B．a(chǎn)克拉鉆石所含有的分子數(shù)為eq\f(0.2aNA,M)C．每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為eq\r(3,\f(6M×10－3,NAρπ))(單位為m)D．a(chǎn)克拉鉆石的體積為eq\f(a,ρ)【例2】(2022·山東省摸底)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，體積為V的水蒸氣可視為理想氣體，已知水蒸氣的密度為ρ，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，水的摩爾質(zhì)量為M，水分子的直徑為d。(1)計(jì)算體積為V的水蒸氣含有的分子數(shù)；(2)估算體積為V的水蒸氣完全變成液態(tài)水時(shí)，液態(tài)水的體積(將液態(tài)水分子看成球形，忽略液態(tài)水分子間的間隙)?！纠?】(2022·江蘇揚(yáng)州市揚(yáng)州中學(xué)月考)晶須是一種發(fā)展中的高強(qiáng)度材料，它是一些非常細(xì)的、非常完整的絲狀(橫截面為圓形)晶體．現(xiàn)有一根鐵質(zhì)晶須，直徑為d，用大小為F的力恰好將它拉斷，斷面呈垂直于軸線的圓形．已知鐵的密度為ρ，鐵的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則拉斷過程中相鄰鐵原子之間的相互作用力是()A. B.C. D.模型2微觀量估算的立方體模型【例4】(2022·河北衡水市月考)轎車中的安全氣囊能有效保障駕乘人員的安全．轎車在發(fā)生一定強(qiáng)度的碰撞時(shí)，疊氮化鈉(亦稱“三氮化鈉”，化學(xué)式NaN3)受撞擊完全分解產(chǎn)生鈉和氮?dú)舛淙霘饽遥舫淙氲獨(dú)夂蟀踩珰饽业娜莘eV＝56L，氣囊中氮?dú)獾拿芏圈眩?.25kg/m3，已知氮?dú)獾哪栙|(zhì)量M＝28g/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6×1023mol－1，請估算：(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(1)一個(gè)氮?dú)夥肿拥馁|(zhì)量m；(2)氣囊中氮?dú)夥肿拥目倐€(gè)數(shù)N；(3)氣囊中氮?dú)夥肿娱g的平均距離r.【例5】某一體積為V的密封容器，充入密度為ρ、摩爾質(zhì)量為M的理想氣體，阿伏加德羅常數(shù)為NA。則該容器中氣體分子的總個(gè)數(shù)N＝__________。現(xiàn)將這部分氣體壓縮成液體，體積變?yōu)閂0，此時(shí)分子中心間的平均距離d＝______________(將液體分子視為立方體模型)。【例6】空調(diào)在制冷過程中，室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器(銅管)液化成水，經(jīng)排水管排走，空氣中水分越來越少，人會(huì)感覺干燥．某空調(diào)工作一段時(shí)間后，排出液化水的體積為V，水的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則液化水中分子的總數(shù)N和水分子的直徑d分別為()A．N＝eq\f(M,ρVNA)，d＝eq\r(3,\f(6M,πρNA))B．N＝eq\f(ρVNA,M)，d＝eq\r(3,\f(πρNA,6M))C．N＝eq\f(ρVNA,M)，d＝eq\r(3,\f(6M,πρNA))D．N＝eq\f(M,ρVNA)，d＝eq\r(3,\f(πρNA,6M))類型2布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)的比較現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)活動(dòng)主體分子微小固體顆粒分子區(qū)別分子的運(yùn)動(dòng)，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間比分子大得多的微粒的運(yùn)動(dòng)分子的運(yùn)動(dòng)，不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(diǎn)①都是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；②都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)都反映分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)【例1】(2022·江蘇省高考模擬)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒感染的肺炎傳播途徑之一是氣溶膠傳播。氣溶膠是指懸浮在氣體介質(zhì)中的固態(tài)或液態(tài)顆粒所組成的氣態(tài)分散系統(tǒng)。這些固態(tài)或液態(tài)顆粒的大小一般在10－3～103μm之間。已知布朗運(yùn)動(dòng)微粒大小通常在10－6m數(shù)量級(jí)。下列說法正確的是()A．布朗運(yùn)動(dòng)是氣體介質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)B．在布朗運(yùn)動(dòng)中，固態(tài)或液態(tài)顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈C．在布朗運(yùn)動(dòng)中，顆粒無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的軌跡就是分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的軌跡D．當(dāng)固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時(shí)，能很長時(shí)間都懸浮在氣體中，顆粒的運(yùn)動(dòng)屬于布朗運(yùn)動(dòng)，能長時(shí)間懸浮是因?yàn)闅怏w浮力作用【例2】(2022·北京豐臺(tái)區(qū)期末)關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)B．懸浮在液體中的顆粒越小、液體溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯C．懸浮顆粒越大，在某一瞬間撞擊它的分子數(shù)越多，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯D．布朗運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性反映了顆粒內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性【例3】(2022·江蘇海安市期末)將墨汁滴入水中，逐漸擴(kuò)散，最終混合均勻，下列關(guān)于該現(xiàn)象的解釋正確的是()A．墨汁擴(kuò)散是水的對流形成的B．墨汁擴(kuò)散時(shí)炭粒與水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C．混合均勻主要是由于炭粒受重力作用D．混合均勻過程中，水分子和炭粒都做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)【例4】．某同學(xué)在顯微鏡下觀察水中懸浮的花粉微粒的運(yùn)動(dòng)。他把小微粒每隔一定時(shí)間的位置記錄在坐標(biāo)紙上，如圖所示。則該圖反映了()A．液體分子的運(yùn)動(dòng)軌跡B．花粉微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡C．每隔一定時(shí)間花粉微粒的位置D．每隔一定時(shí)間液體分子的位置【例5】．(2022·北京市豐臺(tái)區(qū)模擬)玻璃杯中裝入半杯熱水后擰緊瓶蓋，經(jīng)過一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)瓶蓋很難擰開。原因是()A．瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)變小B．瓶內(nèi)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增加C．瓶內(nèi)氣體速率大的分子所占比例增大D．瓶內(nèi)氣體分子單位時(shí)間內(nèi)撞擊瓶蓋的次數(shù)增加類型3分子力和內(nèi)能1.分子間的作用力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系分子間的作用力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處分子勢能Ep＝0)．(1)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，分子勢能增大．(2)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，分子勢能增大．(3)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢能最小.2．分析物體內(nèi)能問題的五點(diǎn)提醒(1)內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說法．(2)內(nèi)能的大小與溫度、體積、物質(zhì)的量和物態(tài)等因素有關(guān)．(3)通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能．(4)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動(dòng)能都相同．(5)內(nèi)能由物體內(nèi)部分子微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定，與物體整體運(yùn)動(dòng)情況無關(guān)．任何物體都具有內(nèi)能，恒不為零．【例1】(2022·山東日照市模擬)分子間勢能由分子間距r決定。規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢能為零，兩分子間勢能與分子間距r的關(guān)系如圖所示。若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)無限遠(yuǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是()A．在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到r2的過程中，分子之間的作用力先增大后減小B．在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到r1的過程中，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力C．在兩分子間距等于r1處，分子之間的作用力等于0D．對于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的單分子理想氣體，絕大部分分子的間距約為r2【例2】(2020·全國卷Ⅰ·33(1))分子間作用力F與分子間距r的關(guān)系如圖所示，r＝r1時(shí)，F(xiàn)＝0.分子間勢能由r決定，規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢能為零．若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在兩分子間距減小到r2的過程中，勢能________(填“減小”“不變”或“增大”)；在間距由r2減小到r1的過程中，勢能________(填“減小”“不變”或“增大”)；在間距等于r1處，勢能________(填“大于”“等于”或“小于”)零．【例3】(2022·重慶市萬州第一中學(xué)高三月考)對于一定質(zhì)量的實(shí)際氣體，下列說法正確的是()A．溫度不變、體積增大時(shí)，內(nèi)能一定減小B．氣體的體積變化時(shí)，內(nèi)能可能不變C．氣體體積不變，溫度升高，內(nèi)能可能不變D．流動(dòng)的空氣一定比靜態(tài)時(shí)內(nèi)能大【例4】(2022·廣東深圳市4月調(diào)研)宇航員王亞萍太空授課呈現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)水球，這是由于水的表面張力引起的。在水球表面層中，水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為__________(填“引力”或“斥力”)。如圖所示，A位置固定一個(gè)水分子甲，若水分子乙放在C位置，其所受分子力為零，則將水分子乙放在如圖________(填“AC之間”或“BC之間”)，其分子力與水球表面層分子有相同的作用效果。若空間兩個(gè)分子間距從無限遠(yuǎn)逐漸變小，直到小于r0，則分子勢能變化的趨勢是________________________。【例5】(2022·山東日照市高三模擬)分子間勢能由分子間距r決定．規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢能為零，兩分子間勢能與分子間距r的關(guān)系如圖所示．若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)無限遠(yuǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)．下列說法正確的是()A．在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到r2的過程中，分子之間的作用力先增大后減小B．在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到r1的過程中，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力C．在兩分子間距等于r1處，分子之間的作用力等于0D．對于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的單分子理想氣體，絕大部分分子的間距約為r2題型二固體、液體和氣體類型1固體和液體性質(zhì)的理解1．晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。(2)具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。(3)單晶體具有天然的規(guī)則的幾何外形，而多晶體和非晶體沒有天然規(guī)則的幾何外形，所以不能從形狀上區(qū)分晶體與非晶體。(4)晶體和非晶體不是絕對的，在某些條件下可以相互轉(zhuǎn)化。(5)液晶既不是晶體，也不是液體。2．液體表面張力(1)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。(2)表面特征：表面層中分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層張緊的彈性薄膜。(3)表面張力的方向：和液面相切，垂直于液面上的分界線。(4)表面張力的效果：使液體表面具有收縮的趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形表面積最小?！纠?】(2022·福建莆田市4月模擬)關(guān)于熱學(xué)知識(shí)的理解，下列說法中正確的是()A．單晶體的某些物理性質(zhì)呈現(xiàn)各向異性B．液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子間距離比較大，分子力表現(xiàn)為斥力C．雨水沒有透過雨傘是因?yàn)樗蛡愕牟唤櫖F(xiàn)象D．在熔化過程中，非晶體要吸收熱量，但溫度可以保持不變【例2】(多選)下列理解正確的是()A．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)B．單晶體具有固定的熔點(diǎn)，多晶體沒有固定的熔點(diǎn)C．有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同晶體，是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布D．固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體是絕對的，是不可以相互轉(zhuǎn)化的【例3】在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針尖接觸薄片背面上的一點(diǎn)，石蠟熔化區(qū)域的形狀如圖甲、乙、丙所示．甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖丁所示，則下列說法中正確的是()A．甲一定是單晶體B．乙可能是金屬薄片C．丙在一定條件下可能轉(zhuǎn)化成乙D．甲內(nèi)部的微粒排列是規(guī)則的，丙內(nèi)部的微粒排列是不規(guī)則的【例4】(2022·寧夏石嘴山市第三中學(xué)模擬)關(guān)于以下幾幅圖中現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是()A．甲圖中水黽停在水面而不沉，是浮力作用的結(jié)果B．乙圖中將棉線圈中肥皂膜刺破后，擴(kuò)成一個(gè)圓孔，是表面張力作用的結(jié)果C．丙圖中毛細(xì)管中液面高于管外液面的是毛細(xì)現(xiàn)象，低于管外液面的不是毛細(xì)現(xiàn)象D．丁圖中玻璃管的裂口在火焰上燒熔后，它的尖端會(huì)變鈍，是一種浸潤現(xiàn)象類型2氣體壓強(qiáng)的計(jì)算及微觀解釋1．氣體壓強(qiáng)的計(jì)算(1)活塞模型如圖所示是最常見的封閉氣體的兩種方式．求氣體壓強(qiáng)的基本方法：先對活塞進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程．圖甲中活塞的質(zhì)量為m，活塞橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0.由于活塞處于平衡狀態(tài)，所以p0S＋mg＝pS，則氣體的壓強(qiáng)為p＝p0＋eq\f(mg,S).圖乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱處于平衡狀態(tài)，所以pS＋mg＝p0S，則氣體壓強(qiáng)為p＝p0－eq\f(mg,S)＝p0－ρ液gh.(2)連通器模型如圖所示，U形管豎直放置．同一液體中的相同高度處壓強(qiáng)一定相等，所以氣體B和A的壓強(qiáng)關(guān)系可由圖中虛線聯(lián)系起來．則有pB＋ρgh2＝pA，而pA＝p0＋ρgh1，所以氣體B的壓強(qiáng)為pB＝p0＋ρg(h1－h(huán)2)．2．氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率分布圖像氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍，分子間作用力十分微弱，可忽略不計(jì)；分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等；分子速率的分布規(guī)律按“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，且這個(gè)分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)，平均速率會(huì)增大，如圖所示．3．氣體壓強(qiáng)的微觀解釋(1)產(chǎn)生原因：由于氣體分子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力．(2)決定因素(一定質(zhì)量的某種理想氣體)①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積．②微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度．【例1】(多選)對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列論述正確的是()A．氣體的壓強(qiáng)由溫度和單位體積內(nèi)的分子個(gè)數(shù)共同決定B．若單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，壓強(qiáng)可能不變C．若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)一定增加D．若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)可能不變【例2】若已知大氣壓強(qiáng)為p0，圖中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)．(1)已知液體密度均為ρ，重力加速度為g，求各被封閉氣體的壓強(qiáng)．(2)如圖中兩個(gè)汽缸質(zhì)量均為M，內(nèi)部橫截面積均為S，兩個(gè)活塞的質(zhì)量均為m，左邊的汽缸靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下．兩個(gè)汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A、B，重力加速度為g，活塞與缸壁之間無摩擦，求封閉氣體A、B的壓強(qiáng)各多大？【例3】(多選)密閉容器內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，如果保持氣體的壓強(qiáng)不變，氣體的溫度升高，下列說法中正確的是()A．氣體分子的平均速率增大B．器壁單位面積受到氣體分子碰撞的平均作用力變大C．氣體分子對器壁的平均作用力變大D．該氣體的密度減小題型三關(guān)于熱力學(xué)定律與能量守恒定律的理解類型1熱力學(xué)第一定律的理解1．熱力學(xué)第一定律的理解(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析．(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對氣體做功，W為正．(3)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q＝0.(4)如果研究對象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢能，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．2．三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對物體做的功等于物體放出的熱量．【例1】(多選)(2021·湖南卷·15(1)改編)如圖，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個(gè)輕質(zhì)絕熱活塞(截面積分別為S1和S2)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦．在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，活塞從A下降h高度到B位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為m.在此過程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變．整個(gè)過程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)p0保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g.下列說法正確的是()A．整個(gè)過程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變B．整個(gè)過程，理想氣體的內(nèi)能增大C．整個(gè)過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于(p0S1h＋mgh)D．左端活塞到達(dá)B位置時(shí)，外力F等于eq\f(mgS2,S1)【例2】(2021·河北卷，15)兩個(gè)內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B，汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體，如圖2所示?，F(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙，若A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，重新平衡后，汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能________(填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能。圖3為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像，其中曲線________(填圖像中曲線標(biāo)號(hào))表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律?！纠?】(2022·山東濟(jì)南市模擬)泉城濟(jì)南，以泉聞名。小張同學(xué)在濟(jì)南七十二名泉之一的珍珠泉游覽時(shí)，發(fā)現(xiàn)清澈幽深的泉池底部，不斷有氣泡生成，上升至水面破裂。假設(shè)水恒溫，則氣泡在泉水中上升過程中，以下判斷正確的是()A．氣泡對泉水做正功，氣泡吸收熱量B．氣泡對泉水做正功，氣泡放出熱量C．泉水對氣泡做正功，氣泡吸收熱量D．泉水對氣泡做正功，氣泡放出熱量【例4】(2022·山東濰坊市高考模擬)蛟龍?zhí)柹顫撈髟趫?zhí)行某次實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)，外部攜帶一裝有氧氣的汽缸，汽缸導(dǎo)熱良好，活塞與缸壁間無摩擦且與海水相通。已知海水溫度隨深度增加而降低，則深潛器下潛過程中，下列說法正確的是()A．每個(gè)氧氣分子的動(dòng)能均減小B．氧氣放出的熱量等于其內(nèi)能的減少量C．氧氣分子單位時(shí)間撞擊缸壁單位面積的次數(shù)增加D．氧氣分子每次對缸壁的平均撞擊力增大類型2熱力學(xué)第二定律的理解1．熱力學(xué)第二定律的含義(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助。(2)“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，如氣體的等溫膨脹過程。2．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。3．熱力學(xué)過程的方向性實(shí)例4．兩類永動(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【例1】(多選)下列說法正確的是()A．冰箱能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，因此不遵循熱力學(xué)第二定律B．自發(fā)的熱傳導(dǎo)是不可逆的C．可以通過給物體加熱而使它運(yùn)動(dòng)起來，但不產(chǎn)生其他影響D．氣體向真空膨脹具有方向性【例2】[2020·全國Ⅱ卷，33(1)]下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學(xué)第一定律的有________，不違背熱力學(xué)第一定律、但違背熱力學(xué)第二定律的有________。A．汽車通過燃燒汽油獲得動(dòng)力并向空氣中散熱B．冷水倒入保溫杯后，冷水和杯子的溫度都變得更低C．某新型熱機(jī)工作時(shí)將從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳哭D(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響D．冰箱的制冷機(jī)工作時(shí)從箱內(nèi)低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)類型3熱力學(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用1．氣體的狀態(tài)變化可由圖像直接判斷或結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C分析．2．氣體的做功情況、內(nèi)能變化及吸放熱關(guān)系可由熱力學(xué)第一定律分析．(1)由體積變化分析氣體做功的情況：體積膨脹，氣體對外做功；氣體被壓縮，外界對氣體做功．(2)由溫度變化判斷氣體內(nèi)能變化：溫度升高，氣體內(nèi)能增大；溫度降低，氣體內(nèi)能減?。?3)由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q判斷氣體是吸熱還是放熱．(4)在p－V圖像中，圖像與橫軸所圍面積表示對外或外界對氣體整個(gè)過程中所做的功．【例1】(多選)(2021·全國乙卷·33(1)改編)如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a(p0，V0，T0)經(jīng)熱力學(xué)過程ab、bc、ca后又回到狀態(tài)a.對于ab、bc、ca三個(gè)過程，下列說法正確的是()A．a(chǎn)b過程中，氣體始終吸熱B．ca過程中，氣體始終放熱C．ca過程中，氣體對外界做功D．bc過程中，氣體的溫度先降低后升高【例2】(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時(shí)壓強(qiáng)為1.5×105Pa，經(jīng)歷A→B→C→A的過程，已知B→C過程中氣體做功絕對值是C→A過程中氣體做功絕對值的3倍，下列說法中正確的是()A．C→A的過程中外界對氣體做功300JB．B→C的過程中氣體對外界做功600JC．整個(gè)過程中氣體從外界吸收600J的熱量D．整個(gè)過程中氣體從外界吸收450J的熱量【例3】(2022·重慶八中高三月考)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷四個(gè)過程AB、BC、CD、DA回到原狀態(tài)，其p－V圖像如圖所示，其中DA段為雙曲線的一支．下列說法正確的是()A．A→B外界對氣體做功B．B→C氣體對外界做功C．C→D氣體從外界吸熱D．D→A容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)變多【例4】(2022·山東泰安市檢測)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)M經(jīng)歷過程1或者過程2到達(dá)狀態(tài)N，其p－V圖像如圖所示。在過程1中，氣體始終與外界無熱量交換；在過程2中，氣體先經(jīng)歷等容變化再經(jīng)歷等壓變化。狀態(tài)M、N的溫度分別為TM、TN，在過程1、2中氣體對外做功分別為W1、W2，則()A．TM＝TN B．TM<TNC．W1>W2 D．W1<W2【例5】．(多選)(2022·湖北武漢市4月質(zhì)檢)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)a→b→c→a回到初始狀態(tài)a，其p－V圖像如圖所示。下列說法正確的是()A．在a→b過程中氣體的內(nèi)能保持不變B．在b→c過程中外界對氣體做的功小于氣體向外界放出的熱量C．在c→a過程中氣體吸收的熱量等于b→c過程中氣體向外界放出的熱量D．在a→b→c→a過程中氣體做的功為2p0V0

專題33熱學(xué)的基本概念與原理目錄TOC\o"1-3"\h\u題型一關(guān)于分子動(dòng)理論及內(nèi)能的考查 1類型1微觀量估算的兩種“模型” 1類型2布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng) 4類型3分子力和內(nèi)能 6題型二固體、液體和氣體 10類型1固體和液體性質(zhì)的理解 10類型2氣體壓強(qiáng)的計(jì)算及微觀解釋 12題型三關(guān)于熱力學(xué)定律與能量守恒定律的理解 15類型1熱力學(xué)第一定律的理解 15類型2熱力學(xué)第二定律的理解 17類型3熱力學(xué)第一定律與圖像的綜合應(yīng)用 19題型一關(guān)于分子動(dòng)理論及內(nèi)能的考查類型1微觀量估算的兩種“模型”1．微觀量與宏觀量(1)微觀量：分子質(zhì)量m0、分子體積V0、分子直徑d等．(2)宏觀量：物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ、物體的體積V、摩爾體積Vmol等．2．分子的兩種模型(1)球模型：V0＝eq\f(1,6)πd3，得直徑d＝eq\r(3,\f(6V0,π))(常用于固體和液體)．(2)立方體模型：V0＝d3，得邊長d＝eq\r(3,V0)(常用于氣體)．3．幾個(gè)重要關(guān)系(1)一個(gè)分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(M,NA).(2)一個(gè)分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)(注意：對于氣體，V0表示一個(gè)氣體分子占有的空間)．(3)1mol物體的體積：Vmol＝eq\f(M,ρ).模型1微觀量估算的球體模型【例1】(多選)鉆石是首飾、高強(qiáng)度鉆頭和刻刀等工具中的主要材料，設(shè)鉆石的密度為ρ(單位為kg/m3)，摩爾質(zhì)量為M(單位為g/mol)，阿伏加德羅常數(shù)為NA.已知1克拉＝0.2g，則下列選項(xiàng)正確的是()A．a(chǎn)克拉鉆石物質(zhì)的量為eq\f(0.2a,M)B．a(chǎn)克拉鉆石所含有的分子數(shù)為eq\f(0.2aNA,M)C．每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為eq\r(3,\f(6M×10－3,NAρπ))(單位為m)D．a(chǎn)克拉鉆石的體積為eq\f(a,ρ)【答案】ABC【解析】a克拉鉆石的質(zhì)量為0.2a克，得物質(zhì)的量為eq\f(0.2a,M)，所含分子數(shù)為eq\f(0.2a,M)×NA，故A、B正確；每個(gè)鉆石分子的體積為eq\f(M×10－3,ρNA)，固體分子看作球體，V＝eq\f(4,3)πR3＝eq\f(4,3)πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))3＝eq\f(1,6)πd3，聯(lián)立解得分子直徑d＝eq\r(3,\f(6M×10－3,NAρπ))，故C正確；a克拉鉆石的體積為eq\f(0.2a×10－3,ρ)，D錯(cuò)誤．【例2】(2022·山東省摸底)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，體積為V的水蒸氣可視為理想氣體，已知水蒸氣的密度為ρ，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，水的摩爾質(zhì)量為M，水分子的直徑為d。(1)計(jì)算體積為V的水蒸氣含有的分子數(shù)；(2)估算體積為V的水蒸氣完全變成液態(tài)水時(shí)，液態(tài)水的體積(將液態(tài)水分子看成球形，忽略液態(tài)水分子間的間隙)?！敬鸢浮?1)eq\f(ρV,M)NA(2)eq\f(πρVd3NA,6M)【解析】(1)體積為V的水蒸氣的質(zhì)量為m＝ρV故體積為V的水蒸氣含有的分子數(shù)為N＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(ρV,M)NA。(2)液態(tài)水分子看成球形，水分子的直徑為d則一個(gè)水分子的體積為V0＝eq\f(4,3)πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))eq\s\up12(3)則液態(tài)水的體積為V′＝NV0＝eq\f(ρV,M)NA·eq\f(4π,3)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))eq\s\up12(3)＝eq\f(πρVd3NA,6M)。【例3】(2022·江蘇揚(yáng)州市揚(yáng)州中學(xué)月考)晶須是一種發(fā)展中的高強(qiáng)度材料，它是一些非常細(xì)的、非常完整的絲狀(橫截面為圓形)晶體．現(xiàn)有一根鐵質(zhì)晶須，直徑為d，用大小為F的力恰好將它拉斷，斷面呈垂直于軸線的圓形．已知鐵的密度為ρ，鐵的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則拉斷過程中相鄰鐵原子之間的相互作用力是()A. B.C. D.【答案】C【解析】鐵的摩爾體積V＝eq\f(M,ρ)，單個(gè)分子的體積V0＝eq\f(M,ρNA)，又V0＝eq\f(4,3)πr3，所以分子的半徑r＝eq\f(1,2)·，分子的最大截面積S0＝πr2＝eq\f(π,4)，鐵質(zhì)晶須的橫截面上的分子數(shù)n＝eq\f(\f(πd2,4),S0)，拉斷過程中相鄰鐵原子之間的相互作用力F0＝eq\f(F,n)＝，故C正確．模型2微觀量估算的立方體模型【例4】(2022·河北衡水市月考)轎車中的安全氣囊能有效保障駕乘人員的安全．轎車在發(fā)生一定強(qiáng)度的碰撞時(shí)，疊氮化鈉(亦稱“三氮化鈉”，化學(xué)式NaN3)受撞擊完全分解產(chǎn)生鈉和氮?dú)舛淙霘饽遥舫淙氲獨(dú)夂蟀踩珰饽业娜莘eV＝56L，氣囊中氮?dú)獾拿芏圈眩?.25kg/m3，已知氮?dú)獾哪栙|(zhì)量M＝28g/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6×1023mol－1，請估算：(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(1)一個(gè)氮?dú)夥肿拥馁|(zhì)量m；(2)氣囊中氮?dú)夥肿拥目倐€(gè)數(shù)N；(3)氣囊中氮?dú)夥肿娱g的平均距離r.【答案】(1)5×10－26kg(2)2×1024(3)3×10－9m【解析】(1)一個(gè)氮?dú)夥肿拥馁|(zhì)量m＝eq\f(M,NA)解得m≈5×10－26kg(2)設(shè)氣囊內(nèi)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為n，則有n＝eq\f(ρV,M)N＝nNA解得N≈2×1024(個(gè))(3)氣體分子間距較大，可以認(rèn)為每個(gè)分子占據(jù)一個(gè)邊長為r的立方體，則有r3＝eq\f(V,N)解得r≈3×10－9m.【例5】某一體積為V的密封容器，充入密度為ρ、摩爾質(zhì)量為M的理想氣體，阿伏加德羅常數(shù)為NA。則該容器中氣體分子的總個(gè)數(shù)N＝__________?，F(xiàn)將這部分氣體壓縮成液體，體積變?yōu)閂0，此時(shí)分子中心間的平均距離d＝______________(將液體分子視為立方體模型)?！敬鸢浮縠q\f(ρVNA,M)eq\r(3,\f(V0M,ρVNA))【解析】氣體的質(zhì)量m＝ρV氣體分子的總個(gè)數(shù)N＝nNA＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(ρV,M)NA該部分氣體壓縮成液體，分子個(gè)數(shù)不變設(shè)每個(gè)液體分子的體積為V1，則N＝eq\f(V0,V1)又V1＝d3聯(lián)立解得d＝eq\r(3,\f(V0M,ρVNA))。【例6】空調(diào)在制冷過程中，室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器(銅管)液化成水，經(jīng)排水管排走，空氣中水分越來越少，人會(huì)感覺干燥．某空調(diào)工作一段時(shí)間后，排出液化水的體積為V，水的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則液化水中分子的總數(shù)N和水分子的直徑d分別為()A．N＝eq\f(M,ρVNA)，d＝eq\r(3,\f(6M,πρNA))B．N＝eq\f(ρVNA,M)，d＝eq\r(3,\f(πρNA,6M))C．N＝eq\f(ρVNA,M)，d＝eq\r(3,\f(6M,πρNA))D．N＝eq\f(M,ρVNA)，d＝eq\r(3,\f(πρNA,6M))【答案】C【解析】水的摩爾體積Vmol＝eq\f(M,ρ)；水分子數(shù)N＝eq\f(V,Vmol)NA＝eq\f(ρVNA,M)；將水分子看成球形，由一個(gè)水分子的體積：eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(1,6)πd3，解得水分子直徑為d＝eq\r(3,\f(6M,πρNA))，C正確．類型2布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)的比較現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)活動(dòng)主體分子微小固體顆粒分子區(qū)別分子的運(yùn)動(dòng)，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間比分子大得多的微粒的運(yùn)動(dòng)分子的運(yùn)動(dòng)，不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(diǎn)①都是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；②都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)都反映分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)【例1】(2022·江蘇省高考模擬)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒感染的肺炎傳播途徑之一是氣溶膠傳播。氣溶膠是指懸浮在氣體介質(zhì)中的固態(tài)或液態(tài)顆粒所組成的氣態(tài)分散系統(tǒng)。這些固態(tài)或液態(tài)顆粒的大小一般在10－3～103μm之間。已知布朗運(yùn)動(dòng)微粒大小通常在10－6m數(shù)量級(jí)。下列說法正確的是()A．布朗運(yùn)動(dòng)是氣體介質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)B．在布朗運(yùn)動(dòng)中，固態(tài)或液態(tài)顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈C．在布朗運(yùn)動(dòng)中，顆粒無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的軌跡就是分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的軌跡D．當(dāng)固態(tài)或液態(tài)顆粒很小時(shí)，能很長時(shí)間都懸浮在氣體中，顆粒的運(yùn)動(dòng)屬于布朗運(yùn)動(dòng)，能長時(shí)間懸浮是因?yàn)闅怏w浮力作用【答案】B【解析】固態(tài)或液態(tài)顆粒在氣體介質(zhì)中的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)，是氣體分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)撞擊的結(jié)果，而不是懸浮顆粒受到氣體浮力導(dǎo)致的，反映氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；顆粒越小，氣體分子對顆粒的撞擊作用越不容易平衡，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，故B正確，A、D錯(cuò)誤；在布朗運(yùn)動(dòng)中，顆粒本身并不是分子，而是分子集團(tuán)，所以顆粒無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的軌跡不是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的軌跡，故C錯(cuò)誤。【例2】(2022·北京豐臺(tái)區(qū)期末)關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)B．懸浮在液體中的顆粒越小、液體溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯C．懸浮顆粒越大，在某一瞬間撞擊它的分子數(shù)越多，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯D．布朗運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性反映了顆粒內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性【答案】B【解析】布朗運(yùn)動(dòng)就是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)形成的原因是由于液體分子對懸浮顆粒無規(guī)則撞擊引起的，懸浮顆粒越小，溫度越高，顆粒的受力越不均衡，布朗運(yùn)動(dòng)就越明顯，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤?！纠?】(2022·江蘇海安市期末)將墨汁滴入水中，逐漸擴(kuò)散，最終混合均勻，下列關(guān)于該現(xiàn)象的解釋正確的是()A．墨汁擴(kuò)散是水的對流形成的B．墨汁擴(kuò)散時(shí)炭粒與水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C．混合均勻主要是由于炭粒受重力作用D．混合均勻過程中，水分子和炭粒都做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)【答案】D【解析】墨汁的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)是因?yàn)樘苛Ｊ艿降膩碜愿鱾€(gè)方向的液體分子的撞擊作用不平衡引起的，不是水的對流形成的，也不是炭粒與水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，A、B錯(cuò)誤；碳素墨水滴入清水中，觀察到的布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子不停地做無規(guī)則撞擊炭懸浮微粒，懸浮微粒受到的來自各個(gè)方向的液體分子的撞擊作用不平衡導(dǎo)致的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是因?yàn)樘苛Ｊ苤亓ψ饔?，C錯(cuò)誤；混合均勻的過程中，水分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，炭粒的布朗運(yùn)動(dòng)也是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，D正確?！纠?】．某同學(xué)在顯微鏡下觀察水中懸浮的花粉微粒的運(yùn)動(dòng)。他把小微粒每隔一定時(shí)間的位置記錄在坐標(biāo)紙上，如圖所示。則該圖反映了()A．液體分子的運(yùn)動(dòng)軌跡B．花粉微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡C．每隔一定時(shí)間花粉微粒的位置D．每隔一定時(shí)間液體分子的位置【答案】C【解析】通過顯微鏡能看見的是懸浮的花粉微粒，不是分子，A、D錯(cuò)誤；如圖所示是小微粒每隔一定時(shí)間在坐標(biāo)紙上的位置，用直線把它們連接起來，表現(xiàn)出無規(guī)則性，期間微粒不一定是沿直線運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤，C正確?！纠?】．(2022·北京市豐臺(tái)區(qū)模擬)玻璃杯中裝入半杯熱水后擰緊瓶蓋，經(jīng)過一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)瓶蓋很難擰開。原因是()A．瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)變小B．瓶內(nèi)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增加C．瓶內(nèi)氣體速率大的分子所占比例增大D．瓶內(nèi)氣體分子單位時(shí)間內(nèi)撞擊瓶蓋的次數(shù)增加【答案】A【解析】經(jīng)過一段時(shí)間后，玻璃杯中的水溫度降低，瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)變小，所以瓶蓋很難擰開，則A正確；瓶內(nèi)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小，所以B錯(cuò)誤；瓶內(nèi)氣體速率大的分子所占比例減小，所以C錯(cuò)誤；瓶內(nèi)氣體分子單位時(shí)間內(nèi)撞擊瓶蓋的次數(shù)減少，所以D錯(cuò)誤。類型3分子力和內(nèi)能1.分子間的作用力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系分子間的作用力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處分子勢能Ep＝0)．(1)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，分子勢能增大．(2)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，分子勢能增大．(3)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢能最小.2．分析物體內(nèi)能問題的五點(diǎn)提醒(1)內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說法．(2)內(nèi)能的大小與溫度、體積、物質(zhì)的量和物態(tài)等因素有關(guān)．(3)通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能．(4)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動(dòng)能都相同．(5)內(nèi)能由物體內(nèi)部分子微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定，與物體整體運(yùn)動(dòng)情況無關(guān)．任何物體都具有內(nèi)能，恒不為零．【例1】(2022·山東日照市模擬)分子間勢能由分子間距r決定。規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢能為零，兩分子間勢能與分子間距r的關(guān)系如圖所示。若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)無限遠(yuǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是()A．在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到r2的過程中，分子之間的作用力先增大后減小B．在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到r1的過程中，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力C．在兩分子間距等于r1處，分子之間的作用力等于0D．對于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的單分子理想氣體，絕大部分分子的間距約為r2【答案】A【解析】由圖可知，r2處分子勢能最小，則r2處分子之間的作用力等于0，所以在兩分子間距從很大處減小到r2的過程中，分子之間的作用力先增大后減小，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；由于r1<r0，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；對于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的理想氣體，絕大部分分子的間距約為10r2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！纠?】(2020·全國卷Ⅰ·33(1))分子間作用力F與分子間距r的關(guān)系如圖所示，r＝r1時(shí)，F(xiàn)＝0.分子間勢能由r決定，規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢能為零．若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在兩分子間距減小到r2的過程中，勢能________(填“減小”“不變”或“增大”)；在間距由r2減小到r1的過程中，勢能________(填“減小”“不變”或“增大”)；在間距等于r1處，勢能________(填“大于”“等于”或“小于”)零．【答案】減小減小小于【解析】分子勢能與分子間距離變化的關(guān)系圖像如圖所示，兩分子間距減小到r2的過程中及由r2減小到r1的過程中，分子間作用力做正功，分子勢能減??；在間距等于r1處，分子勢能最小，小于零．【例3】(2022·重慶市萬州第一中學(xué)高三月考)對于一定質(zhì)量的實(shí)際氣體，下列說法正確的是()A．溫度不變、體積增大時(shí)，內(nèi)能一定減小B．氣體的體積變化時(shí)，內(nèi)能可能不變C．氣體體積不變，溫度升高，內(nèi)能可能不變D．流動(dòng)的空氣一定比靜態(tài)時(shí)內(nèi)能大【答案】B【解析】內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢能的總和，溫度不變，分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能不變，體積增大，分子勢能增大，故內(nèi)能增大，A錯(cuò)誤；氣體的體積變化時(shí)，內(nèi)能可能不變，比如體積增大的同時(shí)溫度降低，B正確；氣體體積不變，分子勢能不變，溫度升高，平均動(dòng)能增大，故內(nèi)能一定增大，C錯(cuò)誤；內(nèi)能與分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能有關(guān)，與宏觀的運(yùn)動(dòng)快慢無必然關(guān)系，D錯(cuò)誤．【例4】(2022·廣東深圳市4月調(diào)研)宇航員王亞萍太空授課呈現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)水球，這是由于水的表面張力引起的。在水球表面層中，水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為__________(填“引力”或“斥力”)。如圖所示，A位置固定一個(gè)水分子甲，若水分子乙放在C位置，其所受分子力為零，則將水分子乙放在如圖________(填“AC之間”或“BC之間”)，其分子力與水球表面層分子有相同的作用效果。若空間兩個(gè)分子間距從無限遠(yuǎn)逐漸變小，直到小于r0，則分子勢能變化的趨勢是________________________?！敬鸢浮恳C之間先減小再增大【解析】在小水球表面層中，水分子間距較大，故水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子間作用力為零，分子間距離r＞r0，表現(xiàn)為引力，故水分子乙放在如圖所示的BC之間，其分子力與水球表面層分子有相同的作用效果；兩個(gè)分子間距從無限遠(yuǎn)逐漸變小，直到小于r0，分子力先做正功，后做負(fù)功，則分子勢能變化的趨勢是先減小再增大。【例5】(2022·山東日照市高三模擬)分子間勢能由分子間距r決定．規(guī)定兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢能為零，兩分子間勢能與分子間距r的關(guān)系如圖所示．若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)無限遠(yuǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)．下列說法正確的是()A．在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到r2的過程中，分子之間的作用力先增大后減小B．在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到r1的過程中，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力C．在兩分子間距等于r1處，分子之間的作用力等于0D．對于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的單分子理想氣體，絕大部分分子的間距約為r2【答案】A【解析】由題圖可知，r2處分子勢能最小，則r2處的分子間距為平衡位置r0，引力與斥力相等，即分子之間的作用力等于0，所以在兩分子間距從無限遠(yuǎn)減小到r2的過程中，分子之間的作用力先增大后減小，選項(xiàng)A正確；由于r1<r0，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；對于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的單分子理想氣體，絕大部分分子的間距約為10r2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．題型二固體、液體和氣體類型1固體和液體性質(zhì)的理解1．晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。(2)具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。(3)單晶體具有天然的規(guī)則的幾何外形，而多晶體和非晶體沒有天然規(guī)則的幾何外形，所以不能從形狀上區(qū)分晶體與非晶體。(4)晶體和非晶體不是絕對的，在某些條件下可以相互轉(zhuǎn)化。(5)液晶既不是晶體，也不是液體。2．液體表面張力(1)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。(2)表面特征：表面層中分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層張緊的彈性薄膜。(3)表面張力的方向：和液面相切，垂直于液面上的分界線。(4)表面張力的效果：使液體表面具有收縮的趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形表面積最小。【例1】(2022·福建莆田市4月模擬)關(guān)于熱學(xué)知識(shí)的理解，下列說法中正確的是()A．單晶體的某些物理性質(zhì)呈現(xiàn)各向異性B．液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子間距離比較大，分子力表現(xiàn)為斥力C．雨水沒有透過雨傘是因?yàn)樗蛡愕牟唤櫖F(xiàn)象D．在熔化過程中，非晶體要吸收熱量，但溫度可以保持不變【答案】A【解析】單晶體的某些物理性質(zhì)呈現(xiàn)各向異性，選項(xiàng)A正確；液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子間距離比較大，分子力表現(xiàn)為引力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；雨水沒有透過雨傘是因?yàn)橐后w表面張力，故C錯(cuò)誤；在熔化過程中，非晶體要吸收熱量，溫度升高，故D錯(cuò)誤?！纠?】(多選)下列理解正確的是()A．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)B．單晶體具有固定的熔點(diǎn)，多晶體沒有固定的熔點(diǎn)C．有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同晶體，是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布D．固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體是絕對的，是不可以相互轉(zhuǎn)化的【答案】AC【解析】液晶像液體一樣具有流動(dòng)性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似具有各向異性，彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)，故A項(xiàng)正確；單晶體和多晶體都具有固定的熔點(diǎn)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同晶體，是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布，例如石墨和金剛石，故C項(xiàng)正確；固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體不是絕對的，是可以相互轉(zhuǎn)化的；例如天然石英是晶體，熔融過的石英是非晶體；把晶體硫加熱熔化(溫度超過300℃)再倒入冷水中，會(huì)變成柔軟的非晶硫，再過一段時(shí)間又會(huì)轉(zhuǎn)化為晶體硫，故D項(xiàng)錯(cuò)誤?！纠?】在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針尖接觸薄片背面上的一點(diǎn)，石蠟熔化區(qū)域的形狀如圖甲、乙、丙所示．甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖丁所示，則下列說法中正確的是()A．甲一定是單晶體B．乙可能是金屬薄片C．丙在一定條件下可能轉(zhuǎn)化成乙D．甲內(nèi)部的微粒排列是規(guī)則的，丙內(nèi)部的微粒排列是不規(guī)則的【答案】C【解析】由于單晶體是各向異性的，熔化在單晶體表面的石蠟應(yīng)該是橢圓形，而非晶體和多晶體是各向同性，則熔化在表面的石蠟是圓形，因此丙是單晶體，根據(jù)溫度隨加熱時(shí)間變化關(guān)系可知，甲是多晶體，乙是非晶體，金屬屬于晶體，故乙不可能是金屬薄片，故A、B錯(cuò)誤；一定條件下，晶體和非晶體可以相互轉(zhuǎn)化，故C正確；甲和丙都是晶體，所以其內(nèi)部的微粒排列都是規(guī)則的，故D錯(cuò)誤．【例4】(2022·寧夏石嘴山市第三中學(xué)模擬)關(guān)于以下幾幅圖中現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是()A．甲圖中水黽停在水面而不沉，是浮力作用的結(jié)果B．乙圖中將棉線圈中肥皂膜刺破后，擴(kuò)成一個(gè)圓孔，是表面張力作用的結(jié)果C．丙圖中毛細(xì)管中液面高于管外液面的是毛細(xì)現(xiàn)象，低于管外液面的不是毛細(xì)現(xiàn)象D．丁圖中玻璃管的裂口在火焰上燒熔后，它的尖端會(huì)變鈍，是一種浸潤現(xiàn)象【答案】B【解析】因?yàn)橐后w表面張力的存在，有些小昆蟲才能無拘無束地在水面上行走自如，故A錯(cuò)誤；將棉線圈中肥皂膜刺破后，擴(kuò)成一個(gè)圓孔，是表面張力作用的結(jié)果，故B正確；浸潤情況下，容器壁對液體的吸引力較強(qiáng)，附著層內(nèi)分子密度較大，分子間距較小，故液體分子間作用力表現(xiàn)為斥力，附著層內(nèi)液面升高，故浸潤液體呈凹液面，不浸潤液體呈凸液面，都屬于毛細(xì)現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；玻璃管的裂口在火焰上燒熔后，它的尖端會(huì)變鈍，是表面張力的原因，不是浸潤現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤．類型2氣體壓強(qiáng)的計(jì)算及微觀解釋1．氣體壓強(qiáng)的計(jì)算(1)活塞模型如圖所示是最常見的封閉氣體的兩種方式．求氣體壓強(qiáng)的基本方法：先對活塞進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程．圖甲中活塞的質(zhì)量為m，活塞橫截面積為S，外界大氣壓強(qiáng)為p0.由于活塞處于平衡狀態(tài)，所以p0S＋mg＝pS，則氣體的壓強(qiáng)為p＝p0＋eq\f(mg,S).圖乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱處于平衡狀態(tài)，所以pS＋mg＝p0S，則氣體壓強(qiáng)為p＝p0－eq\f(mg,S)＝p0－ρ液gh.(2)連通器模型如圖所示，U形管豎直放置．同一液體中的相同高度處壓強(qiáng)一定相等，所以氣體B和A的壓強(qiáng)關(guān)系可由圖中虛線聯(lián)系起來．則有pB＋ρgh2＝pA，而pA＝p0＋ρgh1，所以氣體B的壓強(qiáng)為pB＝p0＋ρg(h1－h(huán)2)．2．氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率分布圖像氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍，分子間作用力十分微弱，可忽略不計(jì)；分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等；分子速率的分布規(guī)律按“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，且這個(gè)分布狀態(tài)與溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)，平均速率會(huì)增大，如圖所示．3．氣體壓強(qiáng)的微觀解釋(1)產(chǎn)生原因：由于氣體分子無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力．(2)決定因素(一定質(zhì)量的某種理想氣體)①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積．②微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度．【例1】(多選)對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列論述正確的是()A．氣體的壓強(qiáng)由溫度和單位體積內(nèi)的分子個(gè)數(shù)共同決定B．若單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，壓強(qiáng)可能不變C．若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)一定增加D．若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)可能不變【答案】AC【解析】氣體的壓強(qiáng)由氣體的溫度和單位體積內(nèi)的分子個(gè)數(shù)共同決定，故A正確；單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，單位面積上的碰撞次數(shù)和碰撞的平均力都增大，因此這時(shí)氣體壓強(qiáng)一定增大，故B錯(cuò)誤；若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低，則氣體的體積減小，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)一定增加，故C正確，D錯(cuò)誤．【例2】若已知大氣壓強(qiáng)為p0，圖中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)．(1)已知液體密度均為ρ，重力加速度為g，求各被封閉氣體的壓強(qiáng)．(2)如圖中兩個(gè)汽缸質(zhì)量均為M，內(nèi)部橫截面積均為S，兩個(gè)活塞的質(zhì)量均為m，左邊的汽缸靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下．兩個(gè)汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A、B，重力加速度為g，活塞與缸壁之間無摩擦，求封閉氣體A、B的壓強(qiáng)各多大？【答案】(1)甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－eq\f(\r(3),2)ρgh丁：p0＋ρgh1戊：pa＝p0＋ρg(h2－h(huán)1－h(huán)3)pb＝p0＋ρg(h2－h(huán)1)(2)pA＝p0＋eq\f(mg,S)pB＝p0－eq\f(Mg,S)【解析】(1)題圖甲中，以高為h的液柱為研究對象，由平衡條件有p甲S＋ρghS＝p0S所以p甲＝p0－ρgh題圖乙中，以B液面為研究對象，由平衡條件有pAS＋ρghS＝p0Sp乙＝pA＝p0－ρgh題圖丙中，以B液面為研究對象，由平衡條件有pA′S＋ρghsin60°·S＝p0S所以p丙＝pA′＝p0－eq\f(\r(3),2)ρgh題圖丁中，以A液面為研究對象，由平衡條件有p丁S＝p0S＋ρgh1S所以p?。絧0＋ρgh1.題圖戊中，從開口端開始計(jì)算，右端大氣壓強(qiáng)為p0，同種液體同一水平面上的壓強(qiáng)相同，所以b氣柱的壓強(qiáng)為pb＝p0＋ρg(h2－h(huán)1)，故a氣柱的壓強(qiáng)為pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h(huán)1－h(huán)3)．(2)題圖甲中選活塞為研究對象，受力分析如圖(a)所示，由平衡條件知pAS＝p0S＋mg，得pA＝p0＋eq\f(mg,S)；題圖乙中選汽缸為研究對象，受力分析如圖(b)所示，由平衡條件知p0S＝pBS＋Mg，得pB＝p0－eq\f(Mg,S).【例3】(多選)密閉容器內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，如果保持氣體的壓強(qiáng)不變，氣體的溫度升高，下列說法中正確的是()A．氣體分子的平均速率增大B．器壁單位面積受到氣體分子碰撞的平均作用力變大C．氣體分子對器壁的平均作用力變大D．該氣體的密度減小【答案】ACD【解析】氣體的溫度升高，氣體分子的平均速率增大，氣體分子對器壁的平均作用力變大，故A、C正確；氣體壓強(qiáng)是器壁單位面積上受到大量氣體分子頻繁地碰撞而產(chǎn)生的平均作用力的結(jié)果，氣體壓強(qiáng)不變，單位面積受到氣體分子碰撞的平均作用力不變，故B錯(cuò)誤；氣體的溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能增大，壓強(qiáng)不變，則氣體分子的密集程度減小，故體積增大，密度減小，故D正確．題型三關(guān)于熱力學(xué)定律與能量守恒定律的理解類型1熱力學(xué)第一定律的理解1．熱力學(xué)第一定律的理解(1)內(nèi)能的變化都要用熱力學(xué)第一定律進(jìn)行綜合分析．(2)做功情況看氣體的體積：體積增大，氣體對外做功，W為負(fù)；體積縮小，外界對氣體做功，W為正．(3)與外界絕熱，則不發(fā)生熱傳遞，此時(shí)Q＝0.(4)如果研究對象是理想氣體，因理想氣體忽略分子勢能，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．2．三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加；(2)若過程中不做功，即W＝0，則Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加；(3)若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，即ΔU＝0，則W＋Q＝0或W＝－Q，外界對物體做的功等于物體放出的熱量．【例1】(多選)(2021·湖南卷·15(1)改編)如圖，兩端開口、下端連通的導(dǎo)熱汽缸，用兩個(gè)輕質(zhì)絕熱活塞(截面積分別為S1和S2)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞與汽缸壁間無摩擦．在左端活塞上緩慢加細(xì)沙，活塞從A下降h高度到B位置時(shí)，活塞上細(xì)沙的總質(zhì)量為m.在此過程中，用外力F作用在右端活塞上，使活塞位置始終不變．整個(gè)過程環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)p0保持不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g.下列說法正確的是()A．整個(gè)過程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變B．整個(gè)過程，理想氣體的內(nèi)能增大C．整個(gè)過程，理想氣體向外界釋放的熱量小于(p0S1h＋mgh)D．左端活塞到達(dá)B位置時(shí)，外力F等于eq\f(mgS2,S1)【答案】ACD【解析】根據(jù)汽缸導(dǎo)熱且環(huán)境溫度沒有變，可知汽缸內(nèi)的溫度也保持不變，則整個(gè)過程，理想氣體的分子平均動(dòng)能保持不變，內(nèi)能不變，A正確，B錯(cuò)誤；由內(nèi)能不變可知理想氣體向外界釋放的熱量等于外界對理想氣體做的功：Q＝W<p0S1h＋mgh，C正確；左端活塞到達(dá)B位置時(shí)，根據(jù)壓強(qiáng)相等可得：p0＋eq\f(mg,S1)＝p0＋eq\f(F,S2)，即：F＝eq\f(mgS2,S1)，D正確．【例2】(2021·河北卷，15)兩個(gè)內(nèi)壁光滑、完全相同的絕熱汽缸A、B，汽缸內(nèi)用輕質(zhì)絕熱活塞封閉完全相同的理想氣體，如圖2所示。現(xiàn)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙，若A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，重新平衡后，汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能________(填“大于”“小于”或“等于”)汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能。圖3為重新平衡后A、B汽缸中氣體分子速率分布圖像，其中曲線________(填圖像中曲線標(biāo)號(hào))表示汽缸B中氣體分子的速率分布規(guī)律?！敬鸢浮看笥冖佟窘馕觥慨?dāng)向活塞上表面緩慢倒入細(xì)沙時(shí)，活塞緩慢下降，外界對汽缸內(nèi)氣體做功；當(dāng)A、B活塞上表面加入的細(xì)沙質(zhì)量相同時(shí)，A、B汽缸內(nèi)的氣體體積相同，由于A中細(xì)沙的質(zhì)量大于B中細(xì)沙的質(zhì)量，則重新平衡時(shí)A中氣體的體積小，汽缸A中活塞和細(xì)沙對汽缸內(nèi)氣體做功多，由于活塞和汽缸都是絕熱的，則由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，汽缸A內(nèi)氣體的內(nèi)能大于汽缸B內(nèi)氣體的內(nèi)能。一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，故汽缸A內(nèi)氣體的溫度更高；溫度升高，大多數(shù)氣體分子的速率增大，氣體分子的速率分布圖線的峰值向速率大的方向移動(dòng)，故曲線①表示汽缸B內(nèi)氣體分子的速率分布規(guī)律?！纠?】(2022·山東濟(jì)南市模擬)泉城濟(jì)南，以泉聞名。小張同學(xué)在濟(jì)南七十二名泉之一的珍珠泉游覽時(shí)，發(fā)現(xiàn)清澈幽深的泉池底部，不斷有氣泡生成，上升至水面破裂。假設(shè)水恒溫，則氣泡在泉水中上升過程中，以下判斷正確的是()A．氣泡對泉水做正功，氣泡吸收熱量B．氣泡對泉水做正功，氣泡放出熱量C．泉水對氣泡做正功，氣泡吸收熱量D．泉水對氣泡做正功，氣泡放出熱量【答案】A【解析】氣泡上升的過程中，外部的壓強(qiáng)逐漸減小，氣泡膨脹對外做功，由于外部恒溫，在上升過程中氣泡內(nèi)空氣的溫度始終等于外界溫度，則內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知，氣泡內(nèi)能不變，同時(shí)對外做功，所以必須從外界吸收熱量，且吸收的熱量等于對外界所做的功，故A正確?！纠?】(2022·山東濰坊市高考模擬)蛟龍?zhí)柹顫撈髟趫?zhí)行某次實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)，外部攜帶一裝有氧氣的汽缸，汽缸導(dǎo)熱良好，活塞與缸壁間無摩擦且與海水相通。已知海水溫度隨深度增加而降低，則深潛器下潛過程中，下列說法正確的是()A．每個(gè)氧氣分子的動(dòng)能均減小B．氧氣放出的熱量等于其內(nèi)能的減少量C．氧氣分子單位時(shí)間撞擊缸壁單位面積的次數(shù)增加D．氧氣分子每次對缸壁的平均撞擊力增大【答案】C【解析】海水溫度隨深度增加而降低，汽缸導(dǎo)熱良好，氧氣分子平均動(dòng)能減小，但不是每個(gè)氧氣分子的動(dòng)能均減小，A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，內(nèi)能的減少量等于氧氣放出的熱量和外界對氧氣做功之和，B錯(cuò)誤；根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p＝ρgh，可知隨下潛深度增加，海水壓強(qiáng)增大，由于活塞與缸壁間無摩擦且與海水相通，氧氣壓強(qiáng)增加，即氧氣分子單位時(shí)間撞擊缸壁單位面積的次數(shù)增加，C正確；溫度降低，氧氣分子平均動(dòng)能減小，氧氣分子每次對缸壁的平均撞擊力減小，D錯(cuò)誤。類型2熱力學(xué)第二定律的理解1．熱力學(xué)第二定律的含義(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助。(2)“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，如氣體的等溫膨脹過程。2．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。3．熱力學(xué)過程的方向性實(shí)例4．兩類永動(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【例1】(多選)下列說法正確的是()A．冰箱能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，因此不遵循熱力學(xué)第二定律B．自發(fā)的熱傳導(dǎo)是不可逆的C．可以通過給物體加熱而使它運(yùn)動(dòng)起來，但不產(chǎn)生其他影響D．氣體向真空膨脹具有方向性【答案】BD【解析】有外界的幫助和影響，熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，仍遵循熱力學(xué)第二定律，A錯(cuò)誤；據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，自發(fā)的熱傳導(dǎo)是不可逆的，B正確，不可能通過給物體加熱而使它運(yùn)動(dòng)起來但不產(chǎn)生其他影響，這違背了熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)誤；氣體可自發(fā)地向真空容器膨脹，具有方向性，D正確．【例2】[2020·全國Ⅱ卷，33(1)]下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)換過程的敘述，違背熱力學(xué)第一定律的有________，不違背熱力學(xué)第一定律、但違背熱力學(xué)第二定律的有________。A．汽車通過燃燒汽油獲得動(dòng)力并