第十三章熱學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)1.通過實(shí)驗(yàn)，估測(cè)油酸分子的大小.了解分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證據(jù).2.通過實(shí)驗(yàn)，了解擴(kuò)散現(xiàn)象.觀察并能解釋布朗運(yùn)動(dòng).了解分子運(yùn)動(dòng)速率分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，知道分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像的物理意義.3.了解固體的微觀結(jié)構(gòu).知道晶體和非晶體的特點(diǎn).能列舉生活中的晶體和非晶體.通過實(shí)例，了解液晶的主要性質(zhì)及其在顯示技術(shù)中的應(yīng)用.4.了解材料科學(xué)的有關(guān)知識(shí)及應(yīng)用，體會(huì)它們的發(fā)展對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的影響.5.觀察液體的表面張力現(xiàn)象.了解表面張力產(chǎn)生的原因.知道毛細(xì)現(xiàn)象.6.通過實(shí)驗(yàn)，了解氣體實(shí)驗(yàn)定律.知道理想氣體模型.能用分子動(dòng)理論和統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)解釋氣體壓強(qiáng)和氣體實(shí)驗(yàn)定律.7.知道熱力學(xué)第一定律.通過有關(guān)史實(shí)，了解熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程，體會(huì)科學(xué)探索中的挫折和失敗對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的意義.8.理解能量守恒定律，能用能量守恒的觀點(diǎn)解釋自然現(xiàn)象.體會(huì)能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一.9.通過自然界中宏觀過程的方向性，了解熱力學(xué)第二定律.核心素養(yǎng)物理觀念1.理解布朗運(yùn)動(dòng)、內(nèi)能、分子力、晶體、表面張力、分子力、分子勢(shì)能等概念.2.理解分子動(dòng)理論、固液氣性質(zhì)、氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程、熱力學(xué)定律等物理規(guī)律.科學(xué)思維1.構(gòu)建兩種物理模型進(jìn)行分子直徑的估算.2.掌握“油膜法”“放大法”“圖像法”“概率統(tǒng)計(jì)的方法”“控制變量法”.3.運(yùn)用氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程、熱力學(xué)定律解決問題.科學(xué)探究探究“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn).探究氣體等溫、等壓、等容的過程的規(guī)律.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.能認(rèn)識(shí)到固體、液體和氣體知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用，能用氣體實(shí)驗(yàn)定律解釋生產(chǎn)生活中的一些現(xiàn)象，解決一些實(shí)際問題.2.注重運(yùn)用熱力學(xué)定律分析和解決人們生產(chǎn)生活中的一些問題.命題探究命題分析從題型上看，一般以選擇題和計(jì)算題的形式出現(xiàn)，選擇題主要考查分子動(dòng)理論、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋、內(nèi)能、p－V圖像、V－T圖像、熱力學(xué)第一、第二定律的理解等.計(jì)算題主要結(jié)合氣體考查內(nèi)能、氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程、熱力學(xué)第一定律等.趨勢(shì)分析本章命題的熱點(diǎn)有：(1)分子動(dòng)理論；(2)氣體壓強(qiáng)、晶體和非晶體的特點(diǎn)、液體的表面張力；(3)內(nèi)能、氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程、熱力學(xué)定律.預(yù)設(shè)情境深海探測(cè)器、霧霾天氣、高壓鍋、氣壓計(jì)、噴霧器、拔罐、保溫杯、輸液瓶、氧氣分裝等.

第1講分子動(dòng)理論內(nèi)能一、分子動(dòng)理論的三條基本內(nèi)容1.物體是由大量分子組成的(1)分子的大?、俜肿拥闹睆?視為球模型)：數(shù)量級(jí)為__10-10__m.②分子的質(zhì)量：數(shù)量級(jí)為10-26kg.③測(cè)量方法：油膜法.(2)阿伏加德羅常數(shù)1mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù).通?？扇A＝__6.02×1023__mol-1.2.分子永不停息地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)(1)實(shí)例證明：①擴(kuò)散現(xiàn)象a.定義：不同物質(zhì)能夠彼此__進(jìn)入對(duì)方__的現(xiàn)象.b.實(shí)質(zhì)：擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由分子的__無規(guī)則運(yùn)動(dòng)__產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，溫度__越高_(dá)_，擴(kuò)散現(xiàn)象越__明顯__.②布朗運(yùn)動(dòng)a.定義：懸浮在液體中的__小顆粒__的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng).b.實(shí)質(zhì)：各個(gè)方向的液體分子對(duì)顆粒碰撞的__不平衡__.c.特點(diǎn)：永不停息、無規(guī)則運(yùn)動(dòng).顆粒__越小__，運(yùn)動(dòng)越__劇烈__.溫度__越高_(dá)_，運(yùn)動(dòng)越__劇烈__.運(yùn)動(dòng)軌跡不確定.(2)熱運(yùn)動(dòng)①分子的永不停息的__無規(guī)則__運(yùn)動(dòng)叫作熱運(yùn)動(dòng).②特點(diǎn)：分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和溫度有關(guān)，溫度__越高_(dá)_，分子運(yùn)動(dòng)越__激烈__.3.分子間同時(shí)存在引力和斥力(1)分子間的引力和斥力是__同時(shí)__存在的，實(shí)際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的__合力__.(2)分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：分子間的引力和斥力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__，但斥力比引力變化得__快__.①r＝r0，F(xiàn)引＝F斥，F(xiàn)＝0.②r＞r0，F(xiàn)引＞F斥，F(xiàn)為__引力__.③r＜r0，F(xiàn)引＜F斥，F(xiàn)為__斥力__.④當(dāng)分子間距離大于__10r0__(約為10-9m)時(shí)，分子力很弱，可以忽略不計(jì).二、溫度和物體的內(nèi)能1.溫度兩個(gè)系統(tǒng)處于__熱平衡__時(shí)，它們具有某個(gè)“共同的熱學(xué)性質(zhì)”，我們把表征這一“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量定義為溫度.一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的__溫度__.2.兩種溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo).關(guān)系：T＝__t＋273.15_K__.3.分子的動(dòng)能和平均動(dòng)能(1)分子動(dòng)能是__分子熱運(yùn)動(dòng)__所具有的動(dòng)能.(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的__動(dòng)能的平均值__，溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的__標(biāo)志__.(3)分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的__總和__.4.分子的勢(shì)能(1)由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的__相對(duì)位置__決定的能，即分子勢(shì)能.(2)分子勢(shì)能的決定因素：微觀上決定于__分子間距離__和分子排列情況；宏觀上決定于__體積__和狀態(tài).5.物體的內(nèi)能(1)等于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，是狀態(tài)量.(2)決定內(nèi)能的因素①微觀上：分子動(dòng)能、__分子勢(shì)能__、分子個(gè)數(shù).②宏觀上：溫度、__體積__、物質(zhì)的量(摩爾數(shù)).(3)改變物體的內(nèi)能有兩種方式①做功：當(dāng)做功使物體的內(nèi)能發(fā)生改變時(shí)，外界對(duì)物體做了多少功，物體內(nèi)能就增加多少；物體對(duì)外界做了多少功，物體內(nèi)能就減少多少.②熱傳遞：當(dāng)熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變時(shí)，物體吸收了多少熱量，物體內(nèi)能就增加多少；物體放出了多少熱量，物體內(nèi)能就減少多少.考點(diǎn)一微觀量的估算問題1.求解分子直徑時(shí)的兩種模型(固體和液體)(1)把分子看成球形，d＝eq\r(3,\f(6V0,π)).(2)把分子看成小立方體，d＝eq\r(3,V0).注意：對(duì)于氣體，①V0不是一個(gè)氣體分子的體積，而是一個(gè)氣體分子平均占有的空間體積.②利用d＝eq\r(3,V0)計(jì)算出的d不是氣體分子直徑，而是氣體分子間的平均距離.2.宏觀量、微觀量以及它們之間的關(guān)系已知量可求量摩爾體積Vmol分子體積V0＝eq\f(Vmol,NA)(適用于固體和液體)分子占據(jù)體積V占＝eq\f(Vmol,NA)(適用于氣體)摩爾質(zhì)量Mmol分子質(zhì)量m0＝eq\f(Mmol,NA)體積V和摩爾體積Vmol分子數(shù)目n＝eq\f(V,Vmol)NA(適用于固體、液體和氣體)續(xù)表已知量可求量質(zhì)量m和摩爾質(zhì)量Mmol分子數(shù)目n＝eq\f(m,Mmol)NA【例1】(多選)某種超輕氣凝膠刷新了目前世界上最輕材料的記錄，彈性和吸油能力令人驚喜.這種固態(tài)材料密度僅為空氣密度的eq\f(1,6)，設(shè)氣凝膠的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則下列說法正確的是()A.質(zhì)量為a的氣凝膠所含分子數(shù)為N＝eq\f(a,M)NAB.氣凝膠的摩爾體積為Vmol＝eq\f(M,ρ)C.每個(gè)氣凝膠分子的體積為V0＝eq\f(M,NAρ)D.每個(gè)氣凝膠分子的直徑為d＝eq\r(3,\f(NAρ,M))【解析】ABC質(zhì)量為a的氣凝膠的摩爾數(shù)為eq\f(a,M)，所含分子數(shù)為N＝eq\f(a,M)NA，A正確；氣凝膠的摩爾體積為Vmol＝eq\f(M,ρ)，B正確；每個(gè)氣凝膠分子的體積為V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,NAρ)，C正確；根據(jù)V0＝eq\f(1,6)πd3，則每個(gè)氣凝膠分子的直徑為d＝eq\r(3,\f(6M,πNAρ))，D錯(cuò)誤.【變式訓(xùn)練1】肺活量檢測(cè)是中學(xué)生體質(zhì)檢測(cè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容.肺活量指一次盡力吸氣后，再盡力呼出的氣體量.在某次體質(zhì)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)某男同學(xué)肺活量為3500mL，在呼出的氣體中水蒸氣大約占總體積的6%.已知此時(shí)水蒸氣的密度ρ＝0.6kg/m3，水蒸氣的摩爾質(zhì)量M＝18g/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6×1023mol-1.關(guān)于該學(xué)生這次呼出氣體說法正確的是()A.水蒸氣的體積為2.1×10-3m3B.含有的水分子的物質(zhì)的量為0.07molC.含有的水分子的數(shù)量為4.2×1021個(gè)D.含有的水蒸氣的質(zhì)量為1.26×10-2g【解析】C一次呼出的水蒸氣的體積V水＝6%V＝6%×3500×10-6m3＝2.1×10-4m3，A錯(cuò)誤；一次呼出的水蒸氣的質(zhì)量m＝ρV水＝0.6×2.1×10-4kg＝1.26×10-4kg＝0.126g，D錯(cuò)誤；含有的水分子的物質(zhì)的量n＝eq\f(m,M)＝eq\f(0.126,18)mol＝0.007mol，B錯(cuò)誤；含有的水分子的個(gè)數(shù)N＝nNA＝0.007×6×1023個(gè)＝4.2×1021個(gè)，C正確.考點(diǎn)二擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)的理解1.布朗運(yùn)動(dòng)的理解(1)研究對(duì)象：懸浮在液體或氣體中的小顆粒；(2)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：無規(guī)則、永不停息；(3)影響因素：顆粒大小、溫度；(4)物理意義：反映了液體或氣體分子做永不停息的無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng).2.擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)的比較項(xiàng)目擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)活動(dòng)主體分子固體微小顆粒分子區(qū)別是分子的運(yùn)動(dòng)，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運(yùn)動(dòng)，只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運(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劇烈聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)都反映了分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)3.氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)分子運(yùn)動(dòng)的雜亂無章，使得分子在各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等.(2)大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的規(guī)律，當(dāng)溫度升高時(shí)，“中間多”這一高峰向速率大的一方移動(dòng)，分子的平均速率增大，分子的熱運(yùn)動(dòng)更劇烈.【例2】運(yùn)用分子動(dòng)理論的相關(guān)知識(shí)，判斷下列說法不正確的是()A.某氣體的摩爾體積為V，每個(gè)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)B.陽光從縫隙射入教室，從陽光中看到的塵埃運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)C.生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí)需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素，這可以在高溫條件下利用分子的擴(kuò)散來完成D.降低氣體的溫度，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度就可減弱【解析】A某氣體的摩爾體積為V，若每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)占據(jù)的空間的體積為V0，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為NA＝eq\f(V,V0)，A錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)用肉眼是觀察不到的，陽光從縫隙射入教室，從陽光中看到的塵埃運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)，B正確；生產(chǎn)半導(dǎo)體器件時(shí)需要在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入其他元素，這可以在高溫條件下利用分子的擴(kuò)散來完成，C正確；溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，則降低氣體的溫度，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度就可減弱，D正確.【變式訓(xùn)練2】人們?cè)谂荽蠹t袍茶時(shí)茶香四溢，下列說法正確的是()A.茶香四溢是擴(kuò)散現(xiàn)象，說明分子間存在著相互作用力B.茶香四溢是擴(kuò)散現(xiàn)象，泡茶的水溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，茶香越濃C.茶香四溢是布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，說明分子間存在著相互作用力D.茶香四溢是布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，說明分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)【解析】B茶香四溢是擴(kuò)散現(xiàn)象，C、D錯(cuò)誤；茶香四溢是因?yàn)椴杷南阄斗肿硬煌５刈鰺o規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)散到空氣中，A錯(cuò)誤；物體溫度越高，分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，所以茶水溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，茶香越濃，B正確.考點(diǎn)三分子力、分子勢(shì)能、溫度與內(nèi)能的理解1.分子動(dòng)能、分子勢(shì)能、內(nèi)能的比較項(xiàng)目分子動(dòng)能分子勢(shì)能物體的內(nèi)能定義分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)(即熱運(yùn)動(dòng))的動(dòng)能由分子間相對(duì)位置決定的勢(shì)能物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和決定大小的因素溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志.溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能就增大分子勢(shì)能(Ep)隨分子間距離(r)變化.物體內(nèi)所有分子勢(shì)能的總和跟物體的體積有關(guān)物體的內(nèi)能在宏觀上與質(zhì)量、溫度、體積有關(guān).當(dāng)分子間作用力忽略不計(jì)時(shí)，就不具有分子勢(shì)能.因此理想氣體就不具有分子勢(shì)能.一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定備注溫度、內(nèi)能等，只對(duì)大量分子才有意義，不能像研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)那樣，取單個(gè)分子或幾個(gè)分子作為研究對(duì)象2.分子力與分子勢(shì)能的比較項(xiàng)目分子力F分子勢(shì)能Ep圖像隨分子間距離的變化情況r<r0F隨r增大而減小，表現(xiàn)為斥力r增大，F(xiàn)做正功，Ep減小r>r0r增大，F(xiàn)先增大后減小，表現(xiàn)為引力r增大，F(xiàn)做負(fù)功，Ep增大r＝r0F引＝F斥，F(xiàn)＝0Ep最小，但不為零r>10r0引力和斥力都很微弱，F(xiàn)＝0Ep＝03.判斷分子勢(shì)能變化的“兩法”方法一：利用分子力做功判斷.分子力做正功，分子勢(shì)能減小；分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加.方法二：利用分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線判斷.4.分析物體內(nèi)能問題的四點(diǎn)提醒(1)內(nèi)能是對(duì)物體的大量分子而言的，對(duì)于單個(gè)分子的內(nèi)能沒有意義.(2)決定內(nèi)能大小的因素為：物質(zhì)的量、溫度、體積以及物質(zhì)狀態(tài).(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)能相同.分子力與分子勢(shì)能【例3】(2023·海南卷)下列關(guān)于分子力和分子勢(shì)能的說法正確的是()A.分子間距離大于r0時(shí)，分子間表現(xiàn)為斥力B.分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過程中分子勢(shì)能變大C.分子勢(shì)能在r0處最小D.分子間距離小于r0且減小時(shí)，分子勢(shì)能在減小【解析】C分子間距離大于r0，分子間表現(xiàn)為引力，分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處過程中，引力做正功，分子勢(shì)能減小，則在r0處分子勢(shì)能最??；繼續(xù)減小距離，分子間表現(xiàn)為斥力，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，C正確.【變式訓(xùn)練3】eq\a\vs4\al([易錯(cuò)題])設(shè)甲分子在坐標(biāo)原點(diǎn)O處不動(dòng)，乙分子位于r軸上，甲、乙兩分子間作用力與分子間距離關(guān)系如圖中曲線所示，F(xiàn)＞0表現(xiàn)為斥力，F(xiàn)＜0表現(xiàn)為引力.a、b、c為r軸上三個(gè)特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放(設(shè)無窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能為零)，則()A.乙分子從a到c，分子力先減小后增大B.乙分子運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能最大C.乙分子從a到c，分子力先做正功后做負(fù)功D.乙分子運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)，分子力和分子勢(shì)能都是零【解析】B由題圖可知，乙分子從a到c，分子力先增大后減小，A錯(cuò)誤；從a到c，分子間作用力為引力，引力做正功，動(dòng)能一直增加，當(dāng)乙分子運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)左側(cè)時(shí)，分子力為斥力，斥力做負(fù)功，所以乙分子運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能最大，B正確；乙分子從a到c，分子力一直做正功，C錯(cuò)誤；乙分子運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)，分子力為零，但由于分子力一直做正功，所以分子勢(shì)能應(yīng)小于零，D錯(cuò)誤.【易錯(cuò)點(diǎn)】當(dāng)分子間距離等于臨界距離r0時(shí)(對(duì)應(yīng)圖中c點(diǎn))，分子力為0，分子勢(shì)能最小，勢(shì)能的零點(diǎn)不是在r0處.溫度與內(nèi)能【例4】(多選)下列關(guān)于溫度及內(nèi)能的說法正確的是()A.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以兩個(gè)動(dòng)能不同的分子相比，動(dòng)能大的分子溫度高B.兩個(gè)不同的物體，只要溫度和體積相同，內(nèi)能就相同C.質(zhì)量和溫度相同的冰和水，內(nèi)能不同D.溫度高的物體不一定比溫度低的物體內(nèi)能大【解析】CD溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀體現(xiàn)，單個(gè)分子不能比較溫度高低，A錯(cuò)誤；物體的內(nèi)能由溫度、體積、物質(zhì)的量及物態(tài)共同決定，B錯(cuò)誤、C正確；質(zhì)量不確定，只知道溫度的關(guān)系，不能確定內(nèi)能的大小，D正確.【變式訓(xùn)練4】比較45℃的熱水和100℃的水蒸氣，下列說法正確的是()A.熱水分子的平均動(dòng)能比水蒸氣的大B.熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸氣的小C.熱水分子的速率都比水蒸氣的小D.熱水分子的熱運(yùn)動(dòng)比水蒸氣的劇烈【解析】B溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，故熱水分子的平均動(dòng)能比水蒸氣的小，A錯(cuò)誤；內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度、體積有關(guān)，相同質(zhì)量的熱水和水蒸氣，熱水變成水蒸氣，溫度升高，分子總動(dòng)能增加，體積增大，分子間平均距離變大，分子總勢(shì)能增大，故熱水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的水蒸氣的小，B正確；溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率越大，45℃的熱水中的分子平均速率比100℃的水蒸氣中的分子平均速率小，由于分子運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的，并不是每個(gè)分子的速率都小，C錯(cuò)誤；溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，D錯(cuò)誤.1.關(guān)于分子力，下列說法正確的是()A.碎玻璃不能拼合在一起，說明玻璃分子間斥力在起作用B.用打氣筒給自行車打氣需用力向下壓活塞，說明氣體分子間有斥力C.固體很難被壓縮，說明分子間有斥力D.水和酒精混合后的總體積小于原來二者的體積之和，說明分子間存在引力【解析】C分子間作用力發(fā)生作用的距離很小，打碎的碎片間的距離遠(yuǎn)大于分子力作用距離，分子引力與斥力基本趨于0，碎玻璃不能拼合在一起，不能說明玻璃分子間斥力在起作用，A錯(cuò)誤；用打氣筒給自行車打氣需用力向下壓活塞，是由于需要克服打氣筒內(nèi)外的壓力差，不能說明氣體分子間有斥力，B錯(cuò)誤；固體很難被壓縮，說明分子間有斥力，C正確；水和酒精混合后的總體積小于原來二者的體積之和，說明分子間存在空隙，D錯(cuò)誤.2.關(guān)于分子動(dòng)理論的規(guī)律，下列說法正確的是()A.在顯微鏡下可以觀察到水中花粉小顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)，這說明水分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.一滴紅墨水滴入清水中不攪動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后水變成紅色，這是重力引起的對(duì)流現(xiàn)象C.在一鍋水中撒一點(diǎn)胡椒粉，加熱時(shí)發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾，這說明溫度越高布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈D.懸浮在液體中的固體顆粒越大，某時(shí)刻與它相撞的液體分子數(shù)越多，布朗運(yùn)動(dòng)就越明顯【解析】A顯微鏡下可以觀察到水中花粉小顆粒的運(yùn)動(dòng)，是小顆粒受到液體分子頻繁碰撞而做布朗運(yùn)動(dòng)，這說明水分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，A正確；一滴紅墨水滴入清水中不攪動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后水變成紅色，屬于擴(kuò)散現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；一鍋水中撒一點(diǎn)胡椒粉，加熱時(shí)發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾，是水的對(duì)流引起的，不是布朗運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；懸浮在液體中的固體顆粒越小，某時(shí)刻各個(gè)方向與它相撞的液體分子數(shù)越不平衡，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，D錯(cuò)誤.3.鉆石是首飾和高強(qiáng)度鉆頭、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＝0.2克，則()A.a克拉鉆石所含有的分子數(shù)為eq\f(0.2aNA,M)B.a克拉鉆石所含有的分子數(shù)為eq\f(aNA,M)C.每個(gè)鉆石分子半徑的表達(dá)式為eq\r(3,\f(6M×10-3,NAρπ))(單位為m)D.每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為eq\r(\f(6M,NAρπ))(單位為m)【解析】Aa克拉鉆石物質(zhì)的量(摩爾數(shù))為n＝eq\f(0.2a,M)，所含分子數(shù)為N＝nNA＝eq\f(0.2aNA,M)，A正確、B錯(cuò)誤；鉆石的摩爾體積V＝eq\f(M×10-3,ρ)(單位為m3/mol)，每個(gè)鉆石分子的體積為V0＝eq\f(V,NA)＝eq\f(M×10-3,NAρ)，設(shè)鉆石分子直徑為d，則V0＝eq\f(4,3)π(eq\f(d,2))3，聯(lián)立解得d＝eq\r(3,\f(6M×10-3,NAρπ))(單位為m)，C、D錯(cuò)誤.4.如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子從x3處靜止釋放后僅在分子間相互作用力下沿x軸運(yùn)動(dòng)，兩分子間的分子勢(shì)能Ep與兩分子間距離的變化關(guān)系如圖中曲線所示，圖中分子勢(shì)能最小值－E0，若兩分子所具有的總能量為0，則下列說法中正確的是()A.乙分子在x2時(shí)，加速度最大B.乙分子在x1時(shí)，其動(dòng)能最大C.乙分子在x2時(shí)，動(dòng)能等于E0D.甲、乙分子的最小距離一定大于x1【解析】C乙分子在x2時(shí)，分子勢(shì)能最小，分子間距離為平衡距離，分子力為零，故加速度為零，此時(shí)速度最大，動(dòng)能最大，由于從x3處靜止釋放后僅在分子間相互作用力下沿x軸運(yùn)動(dòng)，故分子勢(shì)能和動(dòng)能之和不變，則此時(shí)的動(dòng)能等于E0，C正確，A、B錯(cuò)誤；當(dāng)乙分子運(yùn)動(dòng)到x1時(shí)，其分子勢(shì)能為零，其分子動(dòng)能也為零，此時(shí)兩分子的距離最小，而后向分子間距變大的方向運(yùn)動(dòng)，因此甲、乙分子的最小距離一定等于x1，D錯(cuò)誤.5.(多選)下列說法正確的是()eq\o(\s\up11(INCLUD4PICTURE"25YLWL-613.TIF"),\s\do12(甲乙丙))A.圖甲為氧氣分子在不同溫度下的速率分布圖像，由圖可知狀態(tài)③時(shí)的溫度比狀態(tài)①、②時(shí)的溫度都高B.圖乙為分子間作用力F和分子勢(shì)能Ep隨分子間距離r變化的關(guān)系圖線，其中①表示分子力，②表示分子勢(shì)能C.由氣體的摩爾體積、摩爾質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)可以估算出氣體分子的體積和分子的質(zhì)量D.圖丙是布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)得到的觀測(cè)記錄，圖中是按相等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)分子位置的連線【解析】AB分子速率的分布呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的規(guī)律，溫度越高分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，速率大的分子占比增大，由題圖甲圖線可知狀態(tài)③的溫度比狀態(tài)①、②的溫度都高，A正確；由分子力隨分子間距的變化關(guān)系可知，當(dāng)分子間距離等于r0時(shí)，引力與斥力大小相等，合力為零，而此時(shí)分子間的分子勢(shì)能最小，所以題圖乙圖線①為分子力與分子間距離的關(guān)系，圖線②為分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系，B正確；由氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)可以估算出氣體分子所占空間體積，而不是分子的體積，C錯(cuò)誤；題圖丙的觀測(cè)記錄，是按相等時(shí)間間隔依次記錄的某顆粒位置的連線，而不是分子位置的連線，D錯(cuò)誤.6.(多選)如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子沿x軸運(yùn)動(dòng)，兩分子間的分子勢(shì)能Ep與兩分子間距離x的關(guān)系如圖所示.圖中分子勢(shì)能的最小值為－E0，若兩分子所具有的總能量為零，則下列說法正確的是()A.乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，加速度最大B.乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，動(dòng)能為E0C.乙分子在Q點(diǎn)(x＝x1)時(shí)，處于平衡狀態(tài)D.乙分子的運(yùn)動(dòng)范圍為x≥x1【解析】BD乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，分子勢(shì)能最小，可知該點(diǎn)分子力為零，加速度為零，即加速度最小，A錯(cuò)誤；乙分子在P點(diǎn)時(shí)分子勢(shì)能為－E0，兩分子所具有的總能量為零，則其動(dòng)能為E0，B正確；乙分子在P點(diǎn)時(shí)，分子勢(shì)能最小，分子力為零，處于平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；當(dāng)x<x1時(shí)分子勢(shì)能為正，總能量為零，動(dòng)能應(yīng)為負(fù)，是不可能的，因此分子的運(yùn)動(dòng)范圍為x≥x1，D正確.7.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?若充入氮?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(qǐng)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.【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(zhǎng)為r的立方體，則有r3＝eq\f(V,N)，解得r≈3×10-9m.8.燃燒一支煙產(chǎn)生的煙氣中含有一氧化碳和二氧化碳，假設(shè)最終進(jìn)入空氣中的一氧化碳約為84mg.一個(gè)人在一個(gè)空間約為30m3的房間內(nèi)，吸了一支煙，煙氣在房間中均勻分布，試估算：(一氧化碳的摩爾質(zhì)量為28g/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA≈6.0×1023mol-1，人正常呼吸一次吸入氣體的體積約為300cm3)(1)房間空氣中一氧化碳分子的平均距離(結(jié)果可用根號(hào)表示)；(2)一個(gè)不吸煙者進(jìn)入此房間，呼吸一次吸入的一氧化碳分子數(shù)(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).【解析】(1)吸一支煙進(jìn)入空氣中的一氧化碳的物質(zhì)的量n＝eq\f(m,M)＝eq\f(84×10-3,28)mol＝3×10-3mol，一氧化碳分子個(gè)數(shù)N＝nNA＝1.8×1021個(gè)，每個(gè)一氧化碳分子所占空間的體積V0＝eq\f(30,1.8×1021)m3，分子間的平均距離d＝eq\r(3,V0)＝eq\r(3,\f(50,3)×10-21)m≈2.6×10-7m.(2)不吸煙者進(jìn)入此房間呼吸一次吸入的一氧化碳分子數(shù)為N＝eq\f(300×10-6m3,30m3)×1.8×1021＝1.8×1016個(gè).

第2講固體、液體和氣體一、固體1.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__.2.晶體和非晶體的比較項(xiàng)目晶體非晶體單晶體多晶體外形__規(guī)則__不規(guī)則熔點(diǎn)確定不確定物理性質(zhì)各向__異性__各向__同性__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3.液晶(1)液晶分子既保持排列有序而顯示各向__異性__，又可以自由移動(dòng)位置，保持了液體的__流動(dòng)性__.(2)液晶分子的位置無序使它像__液體__，排列有序使它像__晶體__.(3)液晶分子的排列從某個(gè)方向看比較整齊，而從另外一個(gè)方向看則是__雜亂無章__的.二、液體1.表面張力的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__最小__.2.表面張力的方向表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線__垂直__.3.表面張力的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__.三、氣體1.氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)氣體分子之間的相互作用力十分__微弱__，氣體分子可以自由地運(yùn)動(dòng)，可以充滿它所能達(dá)到的__空間__.(2)氣體分子運(yùn)動(dòng)時(shí)頻繁地發(fā)生碰撞，氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)__相等__.2.氣體壓強(qiáng)(1)產(chǎn)生的原因由于大量氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁，形成對(duì)器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁__單位面積__上的壓力叫作氣體的壓強(qiáng).(2)決定因素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.3.理想氣體(1)宏觀上講，理想氣體是指在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從__氣體實(shí)驗(yàn)__定律的氣體，實(shí)際氣體在__壓強(qiáng)__不太大、__溫度__不太低的條件下，可視為理想氣體.(2)微觀上講，理想氣體的分子間除__碰撞__外無其他作用力，所以理想氣體無__分子勢(shì)能__.

4.氣體實(shí)驗(yàn)定律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，體積與__熱力學(xué)溫度__成正比表達(dá)式p1V1＝__p2V2__eq\f(p1,T1)＝__eq\f(p2,T2)__或eq\f(p1,p2)＝__eq\f(T1,T2)__eq\f(V1,T1)＝__eq\f(V2,T2)__或eq\f(V1,V2)＝__eq\f(T1,T2)__圖像5.理想氣體的狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C.考點(diǎn)一固體和液體的性質(zhì)1.晶體和非晶體的理解(1)凡是具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體，反之，必是非晶體.(2)凡是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體.(3)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.(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化.2.液體表面張力的理解形成原因表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力表面特性表面層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繃緊的彈性薄膜表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢(shì)，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形的表面積最小典型現(xiàn)象球形液滴、肥皂泡、毛細(xì)現(xiàn)象、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)晶體與非晶體【例1】對(duì)下列幾種固體物質(zhì)的認(rèn)識(shí)正確的有()A.食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體B.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體C.天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于石墨是非晶體，金剛石是晶體【解析】A食鹽熔化過程中，溫度保持不變，即熔點(diǎn)一定，說明食鹽是晶體，A正確；燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，只能說明云母片是晶體，B錯(cuò)誤；天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列規(guī)則，C錯(cuò)誤；石墨和金剛石組成它們的化學(xué)元素是相同的，都是碳原子，它們的物理性質(zhì)不同，是由于碳原子排列結(jié)構(gòu)不同造成的，D錯(cuò)誤.【變式訓(xùn)練1】eq\a\vs4\al([易錯(cuò)題])固體甲和乙在一定壓強(qiáng)下的熔化曲線如圖，縱軸表示溫度，橫軸表示時(shí)間，下列說法正確的是()A.固體甲一定是晶體，固體乙不一定是非晶體B.甲一定有確定的幾何外形，乙一定沒有確定的幾何外形C.在熱傳導(dǎo)方面甲一定表現(xiàn)出各向異性，乙一定表現(xiàn)出各向同性D.甲和乙的化學(xué)成分可能相同【解析】D固體甲在熔化的過程中溫度保持不變，因此一定是晶體；而固體乙在整個(gè)升溫的過程中，沒有固定的熔點(diǎn)，因此一定是非晶體，A錯(cuò)誤；如果固體甲是多晶體，也沒有確定的幾何外形，B錯(cuò)誤；如果甲是多晶體，則不表現(xiàn)為各向異性，C錯(cuò)誤；同種化學(xué)成分，有時(shí)可以形成晶體，有時(shí)也可以形成非晶體，D正確.【易錯(cuò)點(diǎn)】對(duì)知識(shí)概念的理解要到位：晶體和非晶體的主要區(qū)別是有無固定的熔點(diǎn)，單晶體有天然的規(guī)則的幾何外形，多晶體和非晶體則沒有.液體的性質(zhì)【例2】(傳統(tǒng)文化)唐詩《觀荷葉露珠》中“靠微曉露成珠顆”中的荷葉和露水表現(xiàn)為__________(填“不浸潤(rùn)”或“浸潤(rùn)”)，小草、樹葉上的小露珠常呈球形，主要是____________________的作用.晶體在熔化過程中吸收的熱量全部用來破壞空間點(diǎn)陣，分子勢(shì)能__________(填“增加”“減少”或“保持不變”)，分子平均動(dòng)能__________(“增加”“減少”或“保持不變”)，所以晶體有固定的熔點(diǎn).【答案】不浸潤(rùn)液體表面張力增加保持不變【解析】詩中的荷葉和露水表現(xiàn)為不浸潤(rùn).由于液體表面張力的作用使露珠的表面積最小，而體積相同的情況下球的表面積最小，所以露珠呈球形.晶體熔化過程中，吸收的熱量全部用來破壞空間點(diǎn)陣，增加分子勢(shì)能，晶體熔化過程中溫度保持不變，則分子平均動(dòng)能保持不變.【變式訓(xùn)練2】關(guān)于以下幾幅圖中現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是()eq\o(\s\up7(),\s\do12(甲乙丙丁))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.丙圖液晶顯示器是利用液晶光學(xué)性質(zhì)具有各向同性的特點(diǎn)制成的D.丁圖中的醬油與左邊材料不浸潤(rùn)，與右邊材料浸潤(rùn)【解析】B因?yàn)橐后w表面張力的存在，水黽才能在水面上行走自如，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，B正確；液晶顯示器是利用液晶光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點(diǎn)制成的，C錯(cuò)誤；從題圖丁中可以看出醬油與左邊材料浸潤(rùn)，與右邊材料不浸潤(rùn)(不浸潤(rùn)液滴會(huì)因?yàn)楸砻鎻埩Τ是蛐?，D錯(cuò)誤.考點(diǎn)二氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生和計(jì)算1.理解氣體壓強(qiáng)的三個(gè)角度產(chǎn)生原因氣體分子對(duì)容器壁頻繁地碰撞產(chǎn)生的決定因素宏觀上決定于氣體的溫度和體積微觀上取決于分子的平均動(dòng)能和分子的密集程度計(jì)算方法a＝0力的平衡條件a≠0牛頓第二定律2.平衡狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)的求法力平衡法選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對(duì)象進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)相等.液體內(nèi)深h處總壓強(qiáng)p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強(qiáng)液片法選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對(duì)象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程，求得氣體的壓強(qiáng)3.加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的求法選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解.【例3】若已知大氣壓強(qiáng)為p0，液體密度均為ρ，重力加速度為g，圖甲、乙中汽缸橫截面積為S，不計(jì)摩擦力，下列圖中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，求各裝置中被封閉氣體的壓強(qiáng).eq\o(\s\up7(),\s\do12(甲))eq\o(\s\up7(),\s\do12(乙))eq\o(\s\up7(),\s\do12(丙))eq\o(\s\up7(),\s\do12(丁))eq\o(\s\up7(),\s\do12(戊))eq\o(\s\up7(),\s\do12(己))【解析】題圖甲：選汽缸為研究對(duì)象，受力分析如圖甲所示，由平衡條件知p0S＝p甲S＋Mg，得p甲＝p0－eq\f(Mg,S).題圖乙：選活塞為研究對(duì)象，受力分析如圖乙所示.eq\o(\s\up7(),\s\do12(甲))eq\o(\s\up7(),\s\do12(乙))由平衡條件，有p乙S下sinα＝p0S上＋FN＋mg，F(xiàn)N＝Mg，S下sinα＝S上，S下為活塞下表面面積，S上為活塞上表面面積，即S上＝S，由以上得p乙＝p0＋eq\f((M＋m)g,S).題圖丙：以B液面為研究對(duì)象，由平衡條件有p丙S＋ρghS＝p0S，所以p丙＝p0－ρgh.題圖?。阂訟液面為研究對(duì)象，由平衡條件有p丁S＝p0S＋ρgh1S，所以p?。絧0＋ρgh1.題圖戊：以B液面為研究對(duì)象，由平衡條件有p戊S＋ρghsin60°·S＝p0S，所以p戊＝p0－eq\f(\r(3),2)ρgh.題圖己：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).【變式訓(xùn)練3】如圖所示，一下端封閉、上端開口的粗細(xì)均勻的玻璃管豎直靜置，長(zhǎng)度l＝16cm的水銀柱封閉了一段空氣(視為理想氣體)柱.外界大氣壓強(qiáng)恒為p0＝76cmHg，環(huán)境溫度保持不變，重力加速度大小g取10m/s2.(1)求玻璃管豎直靜置時(shí)管內(nèi)空氣的壓強(qiáng)p1；(2)若使玻璃管向上做加速度大小a＝5m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求穩(wěn)定后管內(nèi)空氣柱的壓強(qiáng)p2.【解析】(1)設(shè)水銀柱的質(zhì)量為m，橫截面積為S，對(duì)水銀柱，根據(jù)物體的平衡條件有p1S＝mg＋p0S，又m＝ρlS，p0＝ρgh0，解得p1＝92cmHg.(2)設(shè)此時(shí)管內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為p2，對(duì)水銀柱，根據(jù)牛頓第二定律有p2S－p0S－mg＝ma，解得p2＝100cmHg.考點(diǎn)三理想氣體實(shí)驗(yàn)定律與狀態(tài)方程的應(yīng)用1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)系eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(溫度不變：p1V1＝p2V2（玻意耳定律）,體積不變：\f(p1,T1)＝\f(p2,T2)（查理定律）,壓強(qiáng)不變：\f(V1,T1)＝\f(V2,T2)（蓋－呂薩克定律）))2.幾個(gè)重要的推論(1)查理定律的推論：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔT.(2)蓋－呂薩克定律的推論：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT.(3)理想氣體狀態(tài)方程的推論：eq\f(p0V0,T0)＝eq\f(p1V1,T1)＋eq\f(p2V2,T2)＋…3.利用氣體實(shí)驗(yàn)定律及氣體狀態(tài)方程解決問題的基本思路“汽缸”類問題【例4】(2024·廣東卷)差壓閥可控制氣體進(jìn)行單向流動(dòng)，廣泛應(yīng)用于減震系統(tǒng).如圖所示，A、B兩個(gè)導(dǎo)熱良好的汽缸通過差壓閥連接，A內(nèi)輕質(zhì)活塞的上方與大氣連通，B內(nèi)氣體體積不變.當(dāng)A內(nèi)氣體壓強(qiáng)減去B內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于Δp時(shí)差壓閥打開，A內(nèi)氣體緩慢進(jìn)入B中；當(dāng)該差值小于或等于Δp時(shí)差壓閥關(guān)閉.當(dāng)環(huán)境溫度T1＝300K時(shí)，A內(nèi)氣體體積VA1＝4.0×10-2m3，B內(nèi)氣體壓強(qiáng)pB1等于大氣壓強(qiáng)p0，已知活塞的橫截面積S＝0.10m2，Δp＝0.11p0，p0＝1.0×105Pa，重力加速度大小g取10m/s2，A、B內(nèi)的氣體可視為理想氣體，忽略活塞與汽缸間的摩擦，差壓閥與連接管內(nèi)的氣體體積不計(jì).當(dāng)環(huán)境溫度降到T2＝270K時(shí)：(1)求B內(nèi)氣體壓強(qiáng)pB2；(2)求A內(nèi)氣體體積VA2；(3)在活塞上緩慢倒入鐵砂，若B內(nèi)氣體壓強(qiáng)回到p0并保持不變，求已倒入鐵砂的質(zhì)量m.【解析】(1)(2)假設(shè)溫度降低到T2時(shí)，差壓閥沒有打開，A、B兩個(gè)汽缸導(dǎo)熱良好，B內(nèi)氣體做等容變化，初態(tài)：pB1＝p0，T1＝300K，末態(tài)：T2＝270K根據(jù)eq\f(pB1,T1)＝eq\f(pB2,T2)，代入數(shù)據(jù)可得pB2＝9×104Pa.A內(nèi)氣體做等壓變化，壓強(qiáng)保持不變，初態(tài)：VA1＝4.0×10-2m3，T1＝300K，末態(tài)：T2＝270K，根據(jù)eq\f(VA1,T1)＝eq\f(VA2,T2)，代入數(shù)據(jù)可得VA2＝3.6×10-2m3，由于p0－pB2<Δp，假設(shè)成立，即pB2＝9×104Pa.(3)恰好穩(wěn)定時(shí)，A內(nèi)氣體壓強(qiáng)為pA′＝p0＋eq\f(mg,S)，B內(nèi)氣體壓強(qiáng)pB′＝p0，此時(shí)差壓閥恰好關(guān)閉，所以有pA′－pB′＝Δp代入數(shù)據(jù)得m＝1.1×102kg.【變式訓(xùn)練4】(2023·湖北卷)如圖所示，豎直放置在水平桌面上的左右兩汽缸粗細(xì)均勻，內(nèi)壁光滑，橫截面積分別為S、2S，由體積可忽略的細(xì)管在底部連通.兩汽缸中各有一輕質(zhì)活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉，左側(cè)汽缸底部與活塞用輕質(zhì)細(xì)彈簧相連.初始時(shí)，兩汽缸內(nèi)封閉氣柱的高度均為H，彈簧長(zhǎng)度恰好為原長(zhǎng).現(xiàn)往右側(cè)活塞上表面緩慢添加一定質(zhì)量的沙子，直至右側(cè)活塞下降eq\f(1,3)H，左側(cè)活塞上升eq\f(1,2)H.已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度大小為g，汽缸足夠長(zhǎng)，汽缸內(nèi)氣體溫度始終不變，彈簧始終在彈性限度內(nèi).求：(1)最終汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；(2)彈簧的勁度系數(shù)和添加的沙子質(zhì)量.【解析】(1)對(duì)左右汽缸內(nèi)所封的氣體，初態(tài)壓強(qiáng)p1＝p0，體積V1＝SH＋2SH＝3SH，末態(tài)壓強(qiáng)p2，體積V2＝S·eq\f(3,2)H＋eq\f(2,3)H·2S＝eq\f(17,6)SH，根據(jù)玻意耳定律可得p1V1＝p2V2，解得p2＝eq\f(18,17)p0.(2)對(duì)右邊活塞受力分析可知mg＋p0·2S＝p2·2S，解得m＝eq\f(2p0S,17g)，對(duì)左側(cè)活塞受力分析可知p0S＋k·eq\f(1,2)H＝p2S，解得k＝eq\f(2p0S,17H).“液柱”類問題【例5】(2023·全國(guó)乙卷)如圖，豎直放置的封閉玻璃管由管徑不同、長(zhǎng)度均為20cm的A、B兩段細(xì)管組成，A管的內(nèi)徑是B管的2倍，B管在上方.管內(nèi)空氣被一段水銀柱隔開.水銀柱在兩管中的長(zhǎng)度均為10cm.現(xiàn)將玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管內(nèi)的空氣柱長(zhǎng)度改變1cm.求B管在上方時(shí)，玻璃管內(nèi)兩部分氣體的壓強(qiáng).(氣體溫度保持不變，以cmHg為壓強(qiáng)單位)【解析】設(shè)B管在上方時(shí)上部分氣壓為pB，則此時(shí)下方氣壓為pA，水銀管長(zhǎng)為h＝20cm，此時(shí)有pA＝pB＋ρgh，倒置后A管氣體壓強(qiáng)變小，即空氣柱長(zhǎng)度增加1cm，A管中水銀柱減小1cm，又因?yàn)镾A＝4SB，可知B管水銀柱增加4cm，空氣柱減小4cm，水銀柱長(zhǎng)h′＝23cm.設(shè)此時(shí)兩管的壓強(qiáng)分別為pA′、pB′，所以有pA′＋ρgh′＝pB′.倒置前后溫度不變，根據(jù)玻意耳定律對(duì)A管有pASALA＝pA′SALA′，對(duì)B管有pBSBLB＝pB′SBLB′，其中LA′＝10cm＋1cm＝11cm，LB′＝10cm－4cm＝6cm，聯(lián)立以上各式解得pA＝74.36cmHg，pB＝54.36cmHg.【變式訓(xùn)練5】如圖所示，某實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)量一個(gè)葫蘆的容積，在葫蘆開口處豎直插入一根兩端開口、內(nèi)部橫截面積為0.1cm2的均勻透明長(zhǎng)塑料管，密封好接口，用氮?dú)馀趴諆?nèi)部氣體，并用一小段水柱封閉氮?dú)?外界溫度為300K時(shí)，氣柱長(zhǎng)度l為10cm；當(dāng)外界溫度緩慢升高到310K時(shí)，氣柱長(zhǎng)度變?yōu)?0cm.已知外界大氣壓恒為1.0×105Pa，水柱長(zhǎng)度不計(jì).(1)求溫度變化過程中氮?dú)鈱?duì)外界做的功；(2)求葫蘆的容積；(3)試估算被封閉氮?dú)夥肿拥膫€(gè)數(shù)(保留兩位有效數(shù)字).已知1mol氮?dú)庠?.0×105Pa、273K狀態(tài)下的體積約為22.4L，阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023mol-1.【解析】(1)由于水柱的長(zhǎng)度不計(jì)，故封閉氣體的壓強(qiáng)始終等于大氣壓強(qiáng).設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，塑料管的橫截面積為S，初、末態(tài)氣柱的長(zhǎng)度分別為l1、l2，氣體對(duì)外做的功為W.根據(jù)功的定義有W＝p0S(l2－l1)，解得W＝0.4J.(2)設(shè)葫蘆的容積為V，封閉氣體的初、末態(tài)溫度分別為T1、T2，體積分別為V1、V2，根據(jù)蓋－呂薩克定律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，V1＝V＋Sl1，V2＝V＋Sl2，聯(lián)立以上各式并代入題給數(shù)據(jù)得V＝119cm3.(3)設(shè)在1.0×105Pa、273K狀態(tài)下，1mol氮?dú)獾捏w積為V0、溫度為T0，封閉氣體的體積為V3，被封閉氮?dú)獾姆肿觽€(gè)數(shù)為n.根據(jù)蓋－呂薩克定律有eq\f(V＋Sl1,T1)＝eq\f(V3,T0)，其中n＝eq\f(V3,V0)NA，聯(lián)立以上各式并代入題給數(shù)據(jù)得n≈2.9×1021個(gè).關(guān)聯(lián)氣體問題【例6】(2024·湖北卷)如圖所示，在豎直放置、開口向上的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一部分理想氣體，活塞橫截面積為S，能無摩擦地滑動(dòng).初始時(shí)容器內(nèi)氣體的溫度為T0，氣柱的高度為h.當(dāng)容器內(nèi)氣體從外界吸收一定熱量后，活塞緩慢上升eq\f(1,5)h再次平衡.已知容器內(nèi)氣體內(nèi)能變化量ΔU與溫度變化量ΔT的關(guān)系式為ΔU＝CΔT，C為已知常數(shù)，大氣壓強(qiáng)恒為p0，重力加速度大小為g，所有溫度為熱力學(xué)溫度.求：(1)再次平衡時(shí)容器內(nèi)氣體的溫度；(2)此過程中容器內(nèi)氣體吸收的熱量.【解析】(1)氣體進(jìn)行等壓變化，則由蓋－呂薩克定律得eq\f(V0,T0)＝eq\f(V1,T1)，即eq\f(hS,T0)＝eq\f((h＋\f(1,5)h)S,T1)，解得T1＝eq\f(6,5)T0.(2)此過程中氣體內(nèi)能增加ΔU＝CΔT＝eq\f(1,5)CT0，氣體對(duì)外做功大小為W＝pSΔh＝eq\f(1,5)h(p0S＋mg)，由熱力學(xué)第一定律可得此過程中容器內(nèi)氣體吸收的熱量Q＝ΔU＋W＝eq\f(1,5)h(p0S＋mg)＋eq\f(1,5)CT0.【變式訓(xùn)練6】如圖所示，一個(gè)固定在水平面上的絕熱容器被隔板A分成體積均為V1＝750cm3的左右兩部分.面積為S＝100cm2的絕熱活塞B被鎖定，隔板A的左側(cè)為真空，右側(cè)中一定質(zhì)量的理想氣體處于溫度T1＝300K、壓強(qiáng)p1＝2.04×105Pa的狀態(tài)1.抽取隔板A，右側(cè)中的氣體就會(huì)擴(kuò)散到左側(cè)中，最終達(dá)到狀態(tài)2.然后解鎖活塞B，同時(shí)施加水平恒力F，仍使其保持靜止，當(dāng)電阻絲C加熱時(shí)，活塞B能緩慢滑動(dòng)(無摩擦)，使氣體達(dá)到溫度T2＝350K的狀態(tài)3，氣體內(nèi)能增加ΔU＝63.8J.已知大氣壓強(qiáng)p0＝1.01×105Pa，隔板厚度不計(jì).(1)氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是__________(填“可逆”或“不可逆”)過程，分子平均動(dòng)能__________(填“增大”“減小”或“不變”)；(2)求水平恒力F的大小；(3)求電阻絲C放出的熱量Q.【解析】(1)根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2是不可逆過程，由于隔板A的左側(cè)為真空，可知?dú)怏w從狀態(tài)1到狀態(tài)2，氣體不做功，又沒有發(fā)生熱傳遞，所以氣體的內(nèi)能不變，氣體的溫度不變，分子平均動(dòng)能不變.(2)氣體從狀態(tài)1到狀態(tài)2發(fā)生等溫變化，則有p1V1＝p2·2V1，解得狀態(tài)2氣體的壓強(qiáng)為p2＝eq\f(p1,2)＝1.02×105Pa，解鎖活塞B，同時(shí)施加水平恒力F，仍使其保持靜止，以活塞B為對(duì)象，根據(jù)受力平衡可得p2S＝p0S＋F，解得F＝(p2－p0)S＝(1.02×105－1.01×105)×100×10-4N＝10N.(3)當(dāng)電阻絲C加熱時(shí)，活塞B能緩慢滑動(dòng)(無摩擦)，使氣體達(dá)到溫度T2＝350K的狀態(tài)3，可知?dú)怏w做等壓變化，則有eq\f(2V1,T1)＝eq\f(V3,T2)，可得狀態(tài)3氣體的體積為V3＝eq\f(T2,T1)·2V1＝eq\f(350,300)×2×750cm3＝1750cm3.該過程氣體對(duì)外做功為W＝p2ΔV＝p2(V3－2V1)＝1.02×105×(1750－2×750)×10-6J＝25.5J.根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得ΔU＝－W＋Q′，解得氣體吸收的熱量為Q′＝ΔU＋W＝63.8J＋25.5J＝89.3J，可知電阻絲C放出的熱量為Q＝Q′＝89.3J.1.解決“汽缸”類問題的一般思路(1)弄清題意，確定研究對(duì)象.一般研究對(duì)象分兩類：一類是熱學(xué)研究對(duì)象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學(xué)研究對(duì)象(汽缸、活塞或某系統(tǒng)).(2)分析清楚題目所述的物理過程，對(duì)熱學(xué)研究對(duì)象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律或理想氣體狀態(tài)方程列出方程；對(duì)力學(xué)研究對(duì)象要正確地進(jìn)行受力分析，依據(jù)力學(xué)規(guī)律列出方程.(3)注意挖掘題目中的隱含條件，如幾何關(guān)系、體積關(guān)系等，列出輔助方程.2.解決“液柱”類問題的技巧(1)液體因重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小為p＝ρgh(其中h為至液面的豎直高度).(2)有時(shí)可直接應(yīng)用連通器原理——連通器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強(qiáng)相等.(3)當(dāng)液體為水銀時(shí)，可靈活應(yīng)用壓強(qiáng)單位“cmHg”等，使計(jì)算過程簡(jiǎn)潔.3.解決關(guān)聯(lián)氣體類問題的一般思路相互聯(lián)系的氣體問題，往往以壓強(qiáng)、體積、溫度等量建立起氣體間的關(guān)系，對(duì)各部分氣體要獨(dú)立進(jìn)行狀態(tài)分析，要確定每個(gè)研究對(duì)象的狀態(tài)變化的特點(diǎn)，分別應(yīng)用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)定律，并充分應(yīng)用各研究對(duì)象之間的壓強(qiáng)、體積、溫度等量的有效關(guān)聯(lián)；若活塞可自由移動(dòng)，一般要根據(jù)活塞的平衡條件確定兩部分氣體的壓強(qiáng)關(guān)系.考點(diǎn)四氣體狀態(tài)變化的圖像項(xiàng)目圖像特點(diǎn)等溫變化p-V圖像pV＝CT(其中C為恒量)，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)圖像p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高等容變化V-T圖像p＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小等壓變化p-T圖像V＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強(qiáng)越小【例7】eq\a\vs4\al([一題多解])一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程，a→b過程是等壓過程，b→c過程中氣體與外界無熱量交換，c→a過程是等溫過程.下列說法正確的是()A.a→b過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功B.b→c過程，氣體對(duì)外做功，內(nèi)能增加C.a→b→c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功D.a→b過程，氣體從外界吸收的熱量等于c→a過程放出的熱量【解析】Ca→b過程壓強(qiáng)不變，是等壓變化且體積增大，氣體對(duì)外做功W<0，由蓋－呂薩克定律可知Tb>Ta，即內(nèi)能增大，ΔUab>0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知a→b過程，氣體從外界吸收的熱量一部分用于對(duì)外做功，另一部分用于增加內(nèi)能，A錯(cuò)誤.(方法1)b→c過程中氣體與外界無熱量交換，即Qbc＝0，又由氣體體積增大可知Wbc<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知?dú)怏w內(nèi)能減少，B錯(cuò)誤.(方法2)c→a過程為等溫過程，所以Tc＝Ta，結(jié)合Tb>Ta分析可知Tb>Tc，所以b到c過程氣體的內(nèi)能減少，B錯(cuò)誤.c→a過程為等溫過程，可知Tc＝Ta，ΔUac＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知a→b→c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對(duì)外做功，C正確.根據(jù)熱力學(xué)第一定律結(jié)合上述解析可知：在a→b→c→a整個(gè)熱力學(xué)循環(huán)過程中ΔU＝0，整個(gè)過程氣體對(duì)外做功，因此由熱力學(xué)第一定律可得ΔU＝Qab－Qca－W＝0，由圖像可知W≠0，故a→b過程氣體從外界吸收的熱量Qab不等于c→a過程放出的熱量Qca，D錯(cuò)誤.【變式訓(xùn)練7】(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始經(jīng)ab、bc、ca三個(gè)過程回到原狀態(tài)，已知ab垂直于T軸，bc延長(zhǎng)線過O點(diǎn)，下列說法正確的是()A.bc過程外界對(duì)氣體做功B.ca過程氣體壓強(qiáng)不變C.ab過程氣體放出熱量D.ca過程氣體內(nèi)能減小【解析】AC由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，化簡(jiǎn)可得V＝eq\f(C,p)·T，由圖像可知，圖像的斜率越大，壓強(qiáng)越小，故pa<pb＝pc，bc過程為等壓變化，體積減小，外界對(duì)氣體做功，A正確；ca過程氣體壓強(qiáng)減小，B錯(cuò)誤；ab過程為等溫變化，內(nèi)能不變，故ΔU＝0，根據(jù)玻意耳定律可知，體積減小，壓強(qiáng)增大，外界對(duì)氣體做功，故W＞0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，解得Q＜0，ab過程氣體放出熱量，C正確；ca過程，溫度升高，內(nèi)能增大，D錯(cuò)誤.解答氣體實(shí)驗(yàn)定律的圖像問題抓住的幾個(gè)關(guān)鍵(1)要能夠識(shí)別p－V圖像、p－T圖像、V－T圖像中的等溫線、等容線和等壓線，能從圖像上解讀出狀態(tài)參量和狀態(tài)變化過程.(2)依據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，得到p＝CT·eq\f(1,V)或V＝eq\f(C,p)·T或p＝eq\f(C,V)·T，認(rèn)識(shí)p－eq\f(1,V)圖像、V－T圖像、p－T圖像斜率的意義.(3)作平行于橫軸(或縱軸)的平行線，與同一坐標(biāo)系內(nèi)的兩條p－V線(或p－eq\f(1,V)線)、兩條V－T線或兩條p－T線交于兩點(diǎn)，兩點(diǎn)縱坐標(biāo)(或橫坐標(biāo))相同，依據(jù)橫坐標(biāo)(或縱坐標(biāo))關(guān)系，比較第三物理量的關(guān)系.1.中國(guó)最早的農(nóng)學(xué)論文《呂氏春秋·任地》論述到：“人耨必以旱，使地肥而土緩”，農(nóng)諺“鋤板底下有水”“鋤頭自有三寸澤”，這都是對(duì)松土保墑功能的生動(dòng)總結(jié).關(guān)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的松土保墑環(huán)節(jié)蘊(yùn)含的科學(xué)原理，下列說法正確的是()A.松土是把地面的土壤鋤松，目的是破壞這些土壤里的毛細(xì)管，保存水分B.松土是為了讓土壤里的毛細(xì)管變得更細(xì)，保護(hù)土壤里的水分C.松土保墑利用了浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降，不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升的科學(xué)原理D.松土除了保墑外，還可促進(jìn)蒸發(fā)、降低地溫，“多鋤地發(fā)暖”這句農(nóng)諺沒有科學(xué)道理【解析】A松土是把地面的土壤鋤松，目的是破壞這些土壤里的毛細(xì)管，防止發(fā)生浸潤(rùn)現(xiàn)象，可有效減少水分蒸發(fā)，保存水分，A正確、B錯(cuò)誤；水對(duì)土壤是浸潤(rùn)液體，松土保墑是利用了浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升，不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的原理，C錯(cuò)誤；松土除了保墑外，還減少了土壤下水分的蒸發(fā)，提高地溫，D錯(cuò)誤.2.合格的醫(yī)用口罩內(nèi)側(cè)使用了對(duì)水不浸潤(rùn)的材料，圖甲為一滴水滴在醫(yī)用口罩內(nèi)側(cè)的照片，圖乙為對(duì)應(yīng)的示意圖.以下說法正確的是()eq\o(\s\up7(),\s\do12(甲乙))A.照片中水滴與空氣接觸的表面層的水分子比水滴的內(nèi)部密集B.該口罩為不合格產(chǎn)品，其內(nèi)側(cè)材料對(duì)所有的液體都浸潤(rùn)C(jī).該口罩為合格產(chǎn)品，其內(nèi)側(cè)材料并非對(duì)所有的液體都不浸潤(rùn)D.照片中水滴附著層(即固液接觸層)內(nèi)水分子比水滴內(nèi)部密集，因?yàn)楦街鴮铀肿邮艿降乃蝺?nèi)分子的作用力比受到的口罩內(nèi)側(cè)固體材料分子的作用力小【解析】C水滴與空氣接觸的表面層的水分子比水滴的內(nèi)部稀疏，A錯(cuò)誤；由圖可知，水珠并沒有浸潤(rùn)口罩內(nèi)側(cè)，因此是合格產(chǎn)品，浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)現(xiàn)象是相對(duì)的，各種液體的密度、分子大小、分子間隙、分子間作用力大小等都各不相同，因此口罩內(nèi)側(cè)材料并不一定對(duì)所有的液體都不浸潤(rùn)，只要對(duì)水不浸潤(rùn)，就是合格產(chǎn)品，B錯(cuò)誤、C正確；水滴附著層(即固液接觸層)內(nèi)水分子比水滴內(nèi)部稀疏，附著層水分子受到的水滴內(nèi)分子的作用力比受到的口罩內(nèi)側(cè)固體材料分子的作用力大，因而使水滴表面緊繃而減小與口罩內(nèi)側(cè)固體材料的作用，D錯(cuò)誤.3.(2023·江蘇卷)如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B.該過程中()A.氣體分子的數(shù)密度增大B.氣體分子的平均動(dòng)能增大C.單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位面積器壁的作用力減小D.單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小【解析】B根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，可得p＝eq\f(C,V)T，則從A到B為等容線，即從A到B氣體體積不變，則氣體分子的數(shù)密度不變，A錯(cuò)誤；從A到B氣體的溫度升高，則氣體分子的平均動(dòng)能增大，B正確；從A到B氣體的壓強(qiáng)變大，氣體分子的平均速率變大，則單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位面積的器壁的碰撞力變大，C錯(cuò)誤；氣體的分子密度不變，從A到B氣體分子的平均速率變大，則單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)變大，D錯(cuò)誤.4.(2024·海南卷)用鋁制易拉罐制作溫度計(jì)，一透明薄吸管里有一段油柱(長(zhǎng)度不計(jì))粗細(xì)均勻，吸管與罐密封性良好，罐內(nèi)氣體可視為理想氣體，已知罐體積為330cm3，薄吸管底面積為0.5cm2，罐外吸管總長(zhǎng)度為20cm，當(dāng)溫度為27℃時(shí)，油柱離罐口10cm，不考慮大氣壓強(qiáng)變化，下列說法正確的是()A.若在吸管上標(biāo)注等差溫度值，則刻度左密右疏B.該裝置所測(cè)溫度不高于31.5℃C.該裝置所測(cè)溫度不低于23.5℃D.其他條件不變，緩慢把吸管拉出來一點(diǎn)，則油柱離罐口距離增大【解析】B由蓋－呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T)，其中V1＝V0＋Sl1＝335cm3，T1＝(273＋27)K＝300K，V2＝V0＋Sl2＝(330＋0.5x)cm3，代入解得T＝eq\f(30,67)x＋eq\f(19800,67)(K)，根據(jù)T＝t＋273K可知，t＝eq\f(30,67)x＋eq\f(1509,67)(℃).故若在吸管上標(biāo)注等差溫度值，則刻度均勻，A錯(cuò)誤；當(dāng)x＝20cm時(shí)，該裝置所測(cè)的溫度最高，代入解得tmax≈31.5℃，故該裝置所測(cè)溫度不高于31.5℃，當(dāng)x＝0時(shí)，該裝置所測(cè)的溫度最低，代入解得tmin≈22.5℃，故該裝置所測(cè)溫度不低于22.5℃，B正確、C錯(cuò)誤；其他條件不變，緩慢把吸管拉出來一點(diǎn)，由蓋－呂薩克定律可知，油柱離罐口距離不變，D錯(cuò)誤.5.(2024·全國(guó)卷)(多選)如圖所示，一定量理想氣體的循環(huán)由下面4個(gè)過程組成：1→2為絕熱過程(過程中氣體不與外界交換熱量)，2→3為等壓過程，3→4為絕熱過程，4→1為等容過程.上述四個(gè)過程是四沖程柴油機(jī)工作循環(huán)的主要過程.下列說法正確的是()A.1→2過程中，氣體內(nèi)能增加B.2→3過程中，氣體向外放熱C.3→4過程中，氣體內(nèi)能不變D.4→1過程中，氣體向外放熱【解析】AD1→2為絕熱過程，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知此時(shí)氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功，故內(nèi)能增加，A正確；2→3為等壓過程，根據(jù)蓋－呂薩克定律可知?dú)怏w體積增大時(shí)溫度增加，內(nèi)能增大，此時(shí)氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功，即W<0，故氣體吸收熱量，B錯(cuò)誤；3→4為絕熱過程，此時(shí)氣體體積增大，氣體對(duì)外界做功，即W<0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w內(nèi)能減小，C錯(cuò)誤；4→1為等容過程，根據(jù)查理定律可知壓強(qiáng)減小時(shí)溫度減小，故內(nèi)能減小，由于體積不變，W＝0，故可知?dú)怏w向外放熱，D正確.6.(多選)有一段12cm長(zhǎng)水銀柱，在均勻玻璃管中封住一定質(zhì)量的氣體.若將玻璃管管口向上放置在一個(gè)傾角為30°的斜面上(如圖所示)，先用外力使玻璃管靜止在斜面上，后由靜止釋放，玻璃管沿斜面下滑.已知玻璃管與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),6)，大氣壓強(qiáng)p0相當(dāng)于76cmHg，氣體溫度不變.則下列說法正確的是()A.釋放后氣體體積變大B.釋放后氣體體積變小C.下滑穩(wěn)定時(shí)密閉氣體的壓強(qiáng)為80cmHgD.下滑穩(wěn)定時(shí)密閉氣體的壓強(qiáng)為79cmHg【解析】AD整體分析，由牛頓第二定律有(M＋m)gsin30°－μ(M＋m)gcos30°＝(M＋m)a，解得a＝gsin30°－μgcos30°＝0.25g.對(duì)水銀汞柱分析，由牛頓第二定律有p0S＋mgsin30°－pS＝ma，代入數(shù)據(jù)解得p＝p0＋eq\f(mg,4S)，根據(jù)液體的壓強(qiáng)公式有p液＝ρgh＝eq\f(mg,S)＝12cmHg，則p＝p0＋eq\f(mg,4S)＝(76＋3)cmHg＝79cmHg，C錯(cuò)誤、D正確.靜止時(shí)，氣體的壓強(qiáng)為p1＝p0＋ρghsin30°＝(76＋6)cmHg＝82cmHg，根據(jù)玻意耳定律有p1V1＝p2V2，則溫度不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)與體積成反比，加速下滑時(shí)，氣體的壓強(qiáng)減小，所以釋放后氣體體積變大，A正確、B錯(cuò)誤.7.(2024·湖南卷)一個(gè)充有空氣的薄壁氣球，氣球內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p、體積為V.氣球內(nèi)空氣可視為理想氣體.(1)若將氣球內(nèi)氣體等溫膨脹至大氣壓強(qiáng)p0，求此時(shí)氣體的體積V0(用p0、p和V表示)；(2)小贊同學(xué)想測(cè)量該氣球內(nèi)氣體體積V的大小，但身邊僅有一個(gè)電子天平.將氣球置于電子天平上，示數(shù)為m＝8.66×10-3kg(此時(shí)須考慮空氣浮力對(duì)該示數(shù)的影響).小贊同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，此時(shí)氣球內(nèi)氣體壓強(qiáng)p和體積V還滿足：(p－p0)(V－VB0)＝C，其中p0＝1.0×105Pa為大氣壓強(qiáng)，VB0＝0.5×10-3m3為氣球無張力時(shí)的最大容積，C＝18J為常數(shù).已知該氣球自身質(zhì)量為m0＝8.40×10-3kg，外界空氣密度為ρ0＝1.3kg/m3，求氣球內(nèi)氣體體積V的大小.【解析】(1)理想氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有pV＝p0V0，解得V0＝eq\f(pV,p0).(2)設(shè)氣球內(nèi)氣體質(zhì)量為m氣，則m氣＝ρ0V0.對(duì)氣球進(jìn)行受力分析如圖所示，根據(jù)氣球的受力分析有mg＋ρ0gV＝m氣g＋m0g，結(jié)合題中p和V滿足的關(guān)系為(p－p0)(V－VB0)＝C，解得V＝5×10-3m3.8.圖甲為戰(zhàn)國(guó)時(shí)期青銅汲酒器，根據(jù)其原理制作了由中空?qǐng)A柱形長(zhǎng)柄和儲(chǔ)液罐組成的汲液器，如圖乙所示.長(zhǎng)柄頂部封閉，橫截面積S1＝1.0cm2，長(zhǎng)度H＝100.0cm，側(cè)壁有一小孔A.儲(chǔ)液罐的橫截面積S2＝90.0cm2，高度h＝20.0cm，罐底有一小孔B.汲液時(shí)，將汲液器豎直浸入液體，液體從孔B進(jìn)入，空氣由孔A排出；當(dāng)內(nèi)外液面相平時(shí)，長(zhǎng)柄浸入液面部分的長(zhǎng)度為x；堵住孔A，緩慢地將汲液器豎直提出液面，儲(chǔ)液罐內(nèi)剛好儲(chǔ)滿液體.已知液體密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度大小g取10m/s2，大氣壓p0＝1.0×105Pa.整個(gè)過程溫度保持不變，空氣可視為理想氣體，忽略器壁厚度.eq\o(\s\up7(),\s\do12(甲))eq\o(\s\up7(),\s\do12(乙))(1)求x；(2)松開孔A，從外界進(jìn)入壓強(qiáng)為p0、體積為V的空氣，使?jié)M儲(chǔ)液罐中液體緩緩流出，堵住孔A，穩(wěn)定后罐中恰好剩余一半的液體，求V.【解析】(1)由題意可知緩慢地將汲液器豎直提出液面過程，氣體發(fā)生等溫變化，所以有p1(H－x)S1＝p2HS1，又因?yàn)閜1＝p0，p2＋ρgh＝p0，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得x＝2cm.(2)當(dāng)外界氣體進(jìn)入后，以所有氣體為研究對(duì)象有p0V＋p2HS1＝p3(HS1＋eq\f(h,2)S2)，又因?yàn)閜3＋ρg·eq\f(h,2)＝p0，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得V＝8.92×10-4m3.

第3講熱力學(xué)定律與能量守恒一、熱力學(xué)第一定律1.改變物體內(nèi)能的兩種方式(1)__做功__.(2)__熱傳遞__.2.熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的__熱量__與外界對(duì)它__所做的功__的和.(2)表達(dá)式：ΔU＝__Q＋W__.3.ΔU＝W＋Q中正、負(fù)號(hào)法則物理量WQΔU＋外界對(duì)物體做功物體__吸收__熱量?jī)?nèi)能__增加__－物體對(duì)外界做功物體__放出__熱量?jī)?nèi)能__減少__二、熱力學(xué)第二定律及微觀意義1.熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)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.(2)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__引起其他影響__，或表述為“__第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的”.2.用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的__總熵__不會(huì)減小.3.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__無序性__增大的方向進(jìn)行.三、能量守恒定律和兩類永動(dòng)機(jī)1.能量守恒定律能量既不會(huì)憑空__產(chǎn)生__，也不會(huì)憑空__消失__，它只能從一種形式__轉(zhuǎn)化__為另一種形式，或者從一個(gè)物體__轉(zhuǎn)移__到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中能量的總量__保持不變__.2.兩類永動(dòng)機(jī)(1)第一類永動(dòng)機(jī)：不消耗任何__能量__，卻源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器.違背__能量守恒__定律，因此不可能實(shí)現(xiàn).(2)第二類永動(dòng)機(jī)：從__單一熱源__吸收熱量并把它__全部__用來對(duì)外做功，而不引起其他變化的機(jī)器.違背__熱力學(xué)第二__定律，不可能實(shí)現(xiàn).考點(diǎn)一熱力學(xué)第一定律與能量守恒定律1.對(duì)熱力學(xué)第一定律的理解(1)做功和熱傳遞在改變系統(tǒng)內(nèi)能上是等效的.(2)做功過程是系統(tǒng)與外界之間的其他形式能量與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化.(3)熱傳遞過程是系統(tǒng)與外界之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移.2.熱力學(xué)第一定律的三種特殊情況(1)絕熱過程：Q＝0，W＝ΔU，外界對(duì)物體做的功等于物體內(nèi)能的增加.(2)不做功的過程：W＝0，Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加.(3)內(nèi)能不變的過程：W＋Q＝0，即物體吸收的熱量全部用來對(duì)外做功，或外界對(duì)物體做的功等于物體放出的熱量.【例1】如圖所示為一超重報(bào)警裝置示意圖，高為L(zhǎng)、橫截面積為S、質(zhì)量為m、導(dǎo)熱性能良好的薄壁容器豎直倒置懸掛，容器內(nèi)有一厚度不計(jì)、質(zhì)量為m的活塞，穩(wěn)定時(shí)正好封閉一段長(zhǎng)度為eq\f(L,4)的理想氣柱.活塞可通過輕繩連接受監(jiān)測(cè)重物，當(dāng)活塞下降至位于離容器底部eq\f(3L,4)位置的預(yù)警傳感器處時(shí)，系統(tǒng)可發(fā)出超重預(yù)警.已知初始時(shí)環(huán)境熱力學(xué)溫度為T0，大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計(jì)摩擦阻力.(1)求輕繩未連重物時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)；(2)求剛好觸發(fā)超重預(yù)警時(shí)所掛重物的質(zhì)量M；(3)在(2)條件下，若外界溫度緩慢降低1%，氣體內(nèi)能減少ΔU0，求氣體向外界放出的熱量Q.【解析】(1)輕繩未連重物時(shí)對(duì)活塞受力分析得p1S＋mg＝p0S，解得p1＝p0－eq\f(mg,S).(2)剛好觸發(fā)超重預(yù)警時(shí)，對(duì)活塞受力分析得p2S＋(M＋m)g＝p0S，由玻意耳定律得p1eq\f(LS,4)＝p2eq\f(3LS,4)，解得M＝eq\f(2p0S,3g)－eq\f(2,3)m.(3)由蓋呂薩克定律得eq\f(V2,T0)＝eq\f(V3,0.99T0)，其中V2＝eq\f(3LS,4)，解得V3＝0.99V2，則ΔV＝V2－V3＝eq\f(3,400)LS，此過程外界對(duì)氣體做的功為W＝p2ΔV，由熱力學(xué)第一定律有－ΔU0＝－Q＋W，可知Q＝ΔU0＋eq\f(p0SL,400)－eq\f(mgL,400).【變式訓(xùn)練1】(2023·浙江卷)某探究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)報(bào)警裝置，其原理如圖所示.在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用面積S＝100cm2、質(zhì)量m＝1kg的活塞密封一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能無摩擦滑動(dòng).開始時(shí)氣體處于溫度TA＝300K、活塞與容器底的距離h0＝30cm的狀態(tài)A.環(huán)境溫度升高時(shí)容器內(nèi)氣體被加熱，活塞緩慢上升d＝3cm恰好到達(dá)容器內(nèi)的卡口處，此時(shí)氣體達(dá)到狀態(tài)B.活塞保持不動(dòng)，氣體被繼續(xù)加熱至溫度TC＝363K的狀態(tài)C時(shí)觸動(dòng)報(bào)警器.從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中氣體內(nèi)能增加了ΔU＝158J.取大氣壓p0＝0.99×105Pa，重力加速度g＝10m/s2，求氣體：(1)在狀態(tài)B的溫度；(2)在狀態(tài)C的壓強(qiáng)；(3)由狀態(tài)A到狀態(tài)C過程中從外界吸收熱量Q.【解析】(1)根據(jù)題意可知，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，封閉氣體的壓強(qiáng)不變，則有eq\f(VA,TA)＝eq\f(VB,TB)，解得TB＝eq\f(VB,VA)TA＝330K.(2)根據(jù)題意可知，氣體由狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的過程中，氣體的體積不變，則有eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)，解得pC＝eq\f(TC,TB)pB＝1.1×105Pa.(3)根據(jù)題意可知，從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中外界對(duì)氣體做功為W＝－pBΔV＝－30J，由熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q，解得Q＝ΔU－W＝188J.考點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的理解及應(yīng)用1.對(duì)熱力學(xué)第二定律“關(guān)鍵詞”的理解在熱力學(xué)第二定律的表述中，“自發(fā)地”“不產(chǎn)生其他影響”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