專題25熱學目錄TOC\o"1-2"\h\u考向一分子動理論、內能及熱力學定律 1考查方式一分子動理論、內能及熱力學定律 2考向二固體、液體和氣體 4考向三氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程 6考向四氣體的狀態(tài)變化圖象與熱力學定律的綜合問題 11【題型演練】 17考向一分子動理論、內能及熱力學定律1.分子動理論要掌握的“一個橋梁、三個核心”(1)宏觀量與微觀量的轉換橋梁(2)分子模型、分子數(shù)①分子模型：球模型V＝eq\f(4,3)πR3，立方體模型V＝a3.②分子數(shù)：N＝nNA＝eq\f(m,Mmol)NA＝eq\f(V,Vmol)NA(固體、液體)．(3)分子運動：分子永不停息地做無規(guī)則運動，溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈，即平均速率越大，但某個分子的瞬時速率不一定大．(4)分子勢能、分子力與分子間距離的關系．2.理想氣體相關三量ΔU、W、Q的分析思路(1)內能變化量ΔU的分析思路①由氣體溫度變化分析氣體內能變化．溫度升高，內能增加；溫度降低，內能減少．②由公式ΔU＝W＋Q分析內能變化．(2)做功情況W的分析思路①由體積變化分析氣體做功情況．體積膨脹，氣體對外界做功；體積被壓縮，外界對氣體做功．②由公式W＝ΔU－Q分析氣體做功情況．氣體吸、放熱Q的分析思路：一般由公式Q＝ΔU－W分析氣體的吸、放熱情況．考查方式一分子動理論、內能及熱力學定律【典例1】（多選）關于分子動理論，下列說法正確的有()A．擴散現(xiàn)象是物質分子永不停息地做無規(guī)則運動的證明B．布朗運動不是分子的運動，但間接地反映了液體分子運動的無規(guī)則性C．壓縮氣體時，體積越小，壓強越大，說明氣體分子間存在著斥力D．從微觀角度來看，氣體的壓強與氣體分子的平均動能和分子的密集程度有關[變式1]（多選）如圖所示，活塞和固定隔板把汽缸內的氣體分成甲、乙兩部分．已知活塞和汽缸壁均絕熱，隔板由導熱材料制成，氣體的溫度隨其內能的增加而升高．現(xiàn)用力使活塞緩慢向左移動，下列做法正確的是()A．外力對氣體乙做正功B．氣體乙的內能不變C．氣體乙將熱量傳遞給氣體甲D．氣體甲的內能不變[變式2]（多選）下列說法中正確的是()A．氣體放出熱量，其分子的平均動能可能增大B．布朗運動不是液體分子的運動，但它可以說明液體分子在永不停息地做無規(guī)則運動C．第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學第一定律D．某氣體的摩爾體積為V，每個分子的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝eq\f(V,V0)[變式3]（多選）利用“渦流效應”可實現(xiàn)冷熱氣體的分離。如圖，一冷熱氣體分離裝置由噴嘴、渦流室、環(huán)形管、分離擋板和冷熱兩端管等構成。高壓氮氣由噴嘴切向流入渦流室中，然后以螺旋方式在環(huán)形管中向右旋轉前進，分子熱運動速率較小的氣體分子將聚集到環(huán)形管中心部位，而分子熱運動速率較大的氣體分子將聚集到環(huán)形管邊緣部位。氣流到達分離擋板處時，中心部位氣流與分離擋板碰撞后反向，從A端流出，邊緣部位氣流從B端流出。下列說法正確的是（）A．A端為冷端，B端為熱端B．A端流出的氣體分子熱運動平均速率一定小于B端流出的C．A端流出的氣體內能一定大于B端流出的D．該裝置氣體進出的過程滿足能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律E．該裝置氣體進出的過程既滿足能量守恒定律，也滿足熱力學第二定律[變式4（多選）]兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至不再靠近。在此過程中，下列說法正確的是（

）A．分子力先增大，后一直減小B．分子力先做正功，后做負功C．分子動能先增大，后減小D．分子勢能先增大，后減小E．分子勢能和動能之和不變考向二固體、液體和氣體1．固體和液體的主要特點(1)晶體和非晶體的分子結構不同，表現(xiàn)出的物理性質不同．晶體具有確定的熔點，單晶體表現(xiàn)出各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性．晶體和非晶體在適當?shù)臈l件下可以相互轉化．(2)液晶是一種特殊的物質狀態(tài)，所處的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間，液晶具有流動性，在光學、電學物理性質上表現(xiàn)出各向異性．(3)液體的表面張力使液體表面具有收縮到最小的趨勢，表面張力的方向跟液面相切．2．飽和汽壓的特點液體的飽和汽壓與溫度有關，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關．3.相對濕度某溫度時空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比．即B＝eq\f(p,ps).4．對氣體壓強的兩點理解(1)氣體對容器壁的壓強是氣體分子頻繁碰撞的結果，溫度越高，氣體分子數(shù)密度越大，氣體對容器壁因碰撞而產生的壓強就越大．(2)地球表面大氣壓強可認為是大氣重力產生的．【典例2】（多選）下列說法中正確的是()A．同種元素形成的晶體只能有一種排列規(guī)律B．晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的C．晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點D．晶體的物理性質是各向異性的，非晶體是各向同性的[變式1]（多選）下列說法正確的是()A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體B．固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學性質C．由同種元素構成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D．在合適的條件下，某些晶體可以轉化為非晶體，某些非晶體也可以轉化為晶體[變式2]SKIPIF1<0是一種優(yōu)良的絕緣氣體，分子結構中只存在S-F鍵。已知：1molS(s)轉化為氣態(tài)硫原子吸收能量280kJ，斷裂SKIPIF1<0SKIPIF1<0、SKIPIF1<0鍵需吸收的能量分別為160kJ、330kJ，則SKIPIF1<0的反應熱SKIPIF1<0為（）A．-1780SKIPIF1<0 B．-1220SKIPIF1<0C．-450SKIPIF1<0 D．+430SKIPIF1<0[變式3]鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置時，肥皂膜上的彩色條紋上疏下密，由此推測肥皂膜前后兩個面的側視形狀應當是（）A． B． C． D．考向三氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程1．氣體壓強的幾種求法(1)參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，分析液片兩側受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側壓強相等方程，求得氣體的壓強．(2)力平衡法：選與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強．(3)等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等．(4)加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法：選與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解．2．巧選“充氣、抽氣、灌氣(分裝)、漏氣”問題中的研究對象——化變質量為定質量在“充氣、抽氣、灌氣(分裝)、漏氣”問題中通過巧選研究對象可以把變質量問題轉化為定質量的問題．(1)充氣問題設想將充進容器內的氣體用一個無形的彈性口袋收集起來，那么當我們取容器和口袋內的全部氣體為研究對象時，這些氣體狀態(tài)不管怎樣變化，其質量總是不變的．這樣，就將變質量問題轉化為定質量問題．(2)抽氣問題用抽氣筒對容器抽氣的過程中，對每一次抽氣而言，氣體質量發(fā)生變化，其解決方法同充氣問題類似，假設把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中，即把變質量問題轉化為定質量問題．(3)灌氣(分裝)問題將一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題，可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體看作整體作為研究對象，可將變質量問題轉化為定質量問題．(4)漏氣問題容器漏氣過程中氣體的質量不斷發(fā)生變化，不能用理想氣體狀態(tài)方程求解．如果選容器內剩余氣體為研究對象，可將變質量問題轉化為定質量問題．【典例3】如圖所示，橫截面積為10cm2的圓柱形汽缸內有a、b兩個質量忽略不計的活塞，兩個活塞把汽缸內的氣體分為A、B兩部分，A部分和B部分氣柱的長度都為15cm.活塞a可以導熱，汽缸和活塞b是絕熱的．與活塞b相連的輕彈簧勁度系數(shù)為100N/m.初始狀態(tài)A、B兩部分氣體的溫度均為27℃，活塞a剛好與汽缸口平齊，彈簧為原長．若在活塞a上放上一個5kg的重物，則活塞a下降一段距離后靜止．然后通過B內的電熱絲(圖中未畫出)對B部分氣體進行緩慢加熱，使活塞a上升到與汽缸口再次平齊的位置，則此時B部分氣體的溫度為多少？(已知外界大氣壓強為p0＝1×105Pa，重力加速度大小g＝10m/s2，不計活塞與汽缸間的摩擦，不計彈簧及電熱絲的體積)

[變式1]如圖所示，總體積為V的圓柱形汽缸中，有一個厚度不計的輕質活塞，活塞橫截面積為S，與汽缸壁之間可以無摩擦滑動．在溫度為T0、大氣壓強為p0的環(huán)境中，用活塞密封一定質量的空氣，并在活塞上放一個質量為m的重物(mg＝p0S)，系統(tǒng)達到平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)的體積為eq\f(V,2)，并與環(huán)境溫度相同．為使活塞升至汽缸頂部，現(xiàn)用一個打氣筒對汽缸充氣，打氣筒一次可以把一個標準大氣壓下體積為eq\f(V,100)的空氣充入汽缸．(空氣看作理想氣體，eq\r(2)＝1.414)(1)在緩慢充氣的情況下，缸內氣體溫度不變，求至少充氣多少次才能使活塞升至汽缸頂部？(2)在快速充氣的情況下，缸內氣體來不及散熱，且每次充氣可以使缸內氣體溫度升高eq\f(T0,100)，求至少充氣多少次才能使活塞升至汽缸頂部？

[變式2]某探究小組設計了一個報警裝置，其原理如圖所示。在豎直放置的圓柱形容器內用面積SKIPIF1<0、質量SKIPIF1<0的活塞密封一定質量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動。開始時氣體處于溫度SKIPIF1<0、活塞與容器底的距離SKIPIF1<0的狀態(tài)A。環(huán)境溫度升高時容器內氣體被加熱，活塞緩慢上升SKIPIF1<0恰好到達容器內的卡口處，此時氣體達到狀態(tài)B?；钊３植粍?，氣體被繼續(xù)加熱至溫度SKIPIF1<0的狀態(tài)C時觸動報警器。從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中氣體內能增加了SKIPIF1<0。取大氣壓SKIPIF1<0，求氣體。（1）在狀態(tài)B的溫度；（2）在狀態(tài)C的壓強；（3）由狀態(tài)A到狀態(tài)C過程中從外界吸收熱量Q。

[變式3]足夠長的玻璃管水平放置，用長SKIPIF1<0的水銀封閉一段長為SKIPIF1<0的空氣柱，大氣壓強為SKIPIF1<0，環(huán)境溫度為SKIPIF1<0，將玻璃管緩慢順時針旋轉到豎直，則：①空氣柱是吸熱還是放熱②空氣柱長度變?yōu)槎嗌佗郛敋怏w溫度變?yōu)镾KIPIF1<0時，空氣柱長度又是多少？

考向四氣體的狀態(tài)變化圖象與熱力學定律的綜合問題1．一定質量的理想氣體的狀態(tài)變化圖象與特點類別圖象特點其他圖象等溫線pV＝CT(其中C為恒量)，pV之積越大，等溫線溫度越高，線離原點越遠 p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高 等容線p＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小等壓線V＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強越小2.對熱力學第一定律的考查有定性判斷和定量計算兩種方式(1)定性判斷利用題中的條件和符號法則對W、Q、ΔU中的其中兩個量做出準確的符號判斷，然后利用ΔU＝W＋Q對第三個量做出判斷．(2)定量計算一般計算等壓變化過程的功，即W＝p·ΔV，然后結合其他條件，利用ΔU＝W＋Q進行相關計算．(3)注意符號正負的規(guī)定若研究對象為氣體，對氣體做功的正負由氣體體積的變化決定．氣體體積增大，氣體對外界做功，W<0；氣體的體積減小，外界對氣體做功，W>0.

【典例4】如圖所示，兩個截面積都為S的圓柱形容器，右邊容器高為H，上端封閉，左邊容器上端是一個可以在容器內無摩擦滑動的質量為M的活塞．兩容器由裝有閥門的極細管道相連，容器、活塞和細管都是絕熱的．開始時閥門關閉，左邊容器中裝有理想氣體，平衡時活塞到容器底的距離為H，右邊容器內為真空．現(xiàn)將閥門緩慢打開，活塞便緩慢下降，直到系統(tǒng)達到新的平衡，此時理想氣體的溫度增加為原來的1.4倍，已知外界大氣壓強為p0，求此過程中氣體內能的增加量．[變式1]如圖，一豎直放置的氣缸上端開口，氣缸壁內有卡口a和b，a、b間距為h，a距缸底的高度為H；活塞只能在a、b間移動，其下方密封有一定質量的理想氣體。已知活塞質量為m，面積為S，厚度可忽略；活塞和氣缸壁均絕熱，不計它們之間的摩擦。開始時活塞處于靜止狀態(tài)，上、下方氣體壓強均為p0，溫度均為T0?，F(xiàn)用電熱絲緩慢加熱氣缸中的氣體，直至活塞剛好到達b處。求此時氣缸內氣體的溫度以及在此過程中氣體對外所做的功。（重力加速度大小為g）

[變式2]如圖所示，一定質量理想氣體被活塞封閉在氣缸中，活塞的面積為S，與氣缸底部相距L，氣缸和活塞絕熱性能良好，氣體的壓強、溫度與外界大氣相同，分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0?，F(xiàn)接通電熱絲加熱氣體，一段時間后斷開，活塞緩慢向右移動距離L后停止，活塞與氣缸間的滑動摩擦為f，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，整個過程中氣體吸收的熱量為Q，求該過程中（1）內能的增加量SKIPIF1<0；（2）最終溫度T。

【題型演練】1．下列關于熱現(xiàn)象的描述正確的是（）A．根據熱力學定律，熱機的效率可以達到100%B．做功和熱傳遞都是通過能量轉化的方式改變系統(tǒng)內能的C．溫度是描述熱運動的物理量，一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)達到熱平衡時兩系統(tǒng)溫度相同D．物體由大量分子組成，其單個分子的運動是無規(guī)則的，大量分子的運動也是無規(guī)律的2．圖1和圖2中曲線SKIPIF1<0分別描述了某物理量隨分之間的距離變化的規(guī)律，SKIPIF1<0為平衡位置?，F(xiàn)有如下物理量：①分子勢能，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SKIPIF1<0對應的物理量分別是（）A．①③② B．②④③ C．④①③ D．①④③3．分子力SKIPIF1<0隨分子間距離SKIPIF1<0的變化如圖所示。將兩分子從相距SKIPIF1<0處釋放，僅考慮這兩個分子間的作用力，下列說法正確的是（）A．從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0分子間引力、斥力都在減小B．從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0分子力的大小先減小后增大C．從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0分子勢能先減小后增大D．從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0分子動能先增大后減小4．下列說法正確的是A．溫度標志著物體內大量分子熱運動的劇烈程度B．內能是物體中所有分子熱運動所具有的動能的總和C．氣體壓強僅與氣體分子的平均動能有關D．氣體膨脹對外做功且溫度降低，分子的平均動能可能不變5．如圖所示，兩個接觸面平滑的鉛柱壓緊后懸掛起來，下面的鉛柱不脫落，主要原因是（

）A．鉛分子做無規(guī)則熱運動 B．鉛柱受到大氣壓力作用C．鉛柱間存在萬有引力作用 D．鉛柱間存在分子引力作用（多選）關于晶體和非晶體，下列說法正確的是(

)A．金剛石、食鹽、玻璃和水晶都是晶體B．晶體的分子（或原子、離子）排列是有規(guī)則的C．單晶體和多晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點D．單晶體和多晶體的物理性質是各向異性的，非晶體是各向同性的（多選）關于空氣濕度，下列說法正確的是（）A．當人們感到潮濕時，空氣的絕對濕度一定較大B．當人們感到干燥時，空氣的相對濕度一定較小C．空氣的絕對濕度用空氣中所含水蒸氣的壓強表示D．空氣的相對濕度定義為水的飽和蒸汽壓與相同溫度時空氣中所含水蒸氣的壓強之比（多選）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。下列關于玻璃的說法正確的有（）A．沒有固定的熔點B．天然具有規(guī)則的幾何形狀C．沿不同方向的導熱性能相同D．分子在空間上周期性排列（多選）下列說法正確的是（

）A．懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了花粉分子的熱運動B．空氣的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結果C．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質具有各向異性的特點D．高原地區(qū)水的沸點較低，這是高原地區(qū)溫度較低的緣故E．干濕泡溫度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸熱的結果（多選）以下說法正確的是（）A．水的飽和汽壓隨溫度的升高而增大B．擴散現(xiàn)象表明，分子在永不停息地運動C．當分子間距離增大時，分子間引力增大，分子間斥力減小D．一定質量的理想氣體，在等壓膨脹過程中，氣體分子的平均動能減小11．帶有活塞的氣缸內封閉一定量的理想氣體，氣體開始處于狀態(tài)a，然后經過過程ab到達狀態(tài)b或經過過程ac到達狀態(tài)c，b、c狀態(tài)溫度相同，如SKIPIF1<0圖所示，設氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，則（）A．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0，SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0，SKIPIF1<012．2022年5月15日，我國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇創(chuàng)造了海拔9032米的大氣科學觀測世界紀錄。若在浮空艇某段上升過程中，艇內氣體溫度降低，體積和質量視為不變，則艇內氣體（）（視為理想氣體）A．吸收熱量 B．壓強增大 C．內能減小 D．對外做負功13．某未密閉房間的空氣溫度與室外的相同，現(xiàn)對該室內空氣緩慢加熱，當室內空氣溫度高于室外空氣溫度時，下列正確的是（）A．室內空氣的壓強比室外的小B．室內空氣分子的平均動能比室外的大C．室內空氣的密度比室外大D．室內空氣對室外空氣做了負功14．下列關于熱現(xiàn)象的描述正確的是（）A．根據熱力學定律，熱機的效率可以達到100%B．做功和熱傳遞都是通過能量轉化的方式改變系統(tǒng)內能的C．溫度是描述熱運動的物理量，一個系統(tǒng)與另一個系