1、專題十三 熱學(xué),專題十三熱學(xué),專題十三 主干知識(shí)整合,一、分子動(dòng)理論 1物質(zhì)是由大量分子組成的 (1)分子屬于在微觀上描述物質(zhì)的概念，分子直徑數(shù)量級(jí)一般為_，所以分子體積和質(zhì)量都非常??； (2)物體能夠被壓縮，說明分子間_ 2分子永不停息地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng) (1)實(shí)驗(yàn)依據(jù)：擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)；,1010 m,有空隙,專題十三 主干知識(shí)整合,(2)布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮于液體中的顆粒所做的永不停息的運(yùn)動(dòng)，是由于_的熱運(yùn)動(dòng)對(duì)懸浮顆粒的無規(guī)則撞擊造成的，布朗運(yùn)動(dòng)間接證明了液體分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)； (3)布朗運(yùn)動(dòng)是在顯微鏡下觀察到的熱現(xiàn)象，用肉眼能直接觀察的微粒運(yùn)動(dòng)不能視為布朗運(yùn)動(dòng) 3分子間存在相互作用的引力和

2、斥力 (1)分子間同時(shí)存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力的合力稱為_，是分子間實(shí)際表現(xiàn)出來的相互作用； (2)分子間引力和斥力都隨著分子間距離的增大而_，隨著分子間距離的減小而_，當(dāng)分子間引力和斥力相等時(shí)，分子力為_,液體分子,分子力,減小,增大,零,專題十三 主干知識(shí)整合,二、內(nèi)能和熱力學(xué)定律 1物體的內(nèi)能,所有,做無規(guī) 則熱運(yùn)動(dòng),越大,越小,專題十三 主干知識(shí)整合,減小,增大,減少,專題十三 主干知識(shí)整合,2.熱力學(xué)第一定律,減少,不變,吸熱,增加,放熱,增加,專題十三 主干知識(shí)整合,外界對(duì)物體做功,物體對(duì)外界做功,專題十三 主干知識(shí)整合,3.熱力學(xué)第二定律,做功,低溫物體,專題十三 主

3、干知識(shí)整合,三、關(guān)于理想氣體 1氣體分子之間作用力十分微弱，可以認(rèn)為氣體分子間沒有相互作用，這樣的氣體稱為理想氣體 2通過分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)分析，大量氣體分子頻繁碰撞器壁，就會(huì)對(duì)器壁產(chǎn)生持續(xù)的、均勻的壓力，氣體壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的壓力氣體壓強(qiáng)的大小跟兩個(gè)因素有關(guān)：氣體分子平均動(dòng)能和氣體分子密集程度,專題十三 主干知識(shí)整合,3對(duì)一定質(zhì)量的氣體，若氣體的體積、溫度、壓強(qiáng)這三個(gè)參量都不變，則說明氣體處于一定的狀態(tài)中，氣體狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，至少要有兩個(gè)參量發(fā)生變化，這三個(gè)參量間的定量關(guān)系可記為：C(恒量),專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,探究點(diǎn)一分子動(dòng)理論綜合問題,涉及分子動(dòng)理論內(nèi)容的綜合題

4、是高考命題的熱點(diǎn)，主要圍繞分子動(dòng)理論內(nèi)容的準(zhǔn)確敘述、布朗運(yùn)動(dòng)的理解、分子力的理解來設(shè)置問題,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例1 2011海南卷下列說法中正確的是() A布朗運(yùn)動(dòng)就是固體分子無規(guī)則的運(yùn)動(dòng) B當(dāng)分子間的距離變小時(shí)，分子間作用力可能減小，也可能增大 C物體溫度改變時(shí)，物體分子的平均動(dòng)能不一定改變 D不計(jì)分子勢(shì)能的氣體吸收熱量時(shí)溫度一定升高,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,【點(diǎn)撥】本題重點(diǎn)考查分子動(dòng)理論，包括布朗運(yùn)動(dòng)、分子力、分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能等考點(diǎn)，題目具有基礎(chǔ)性強(qiáng)、覆蓋面廣的特征,例1B【解析】布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)分子間的距離變小時(shí)，分子間作用力可能減小

5、，也可能增大，選項(xiàng)B正確；溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，二者必定同時(shí)改變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；如果理想氣體吸收熱量的同時(shí)對(duì)外做功，則其內(nèi)能不一定增加，即溫度不一定升高，選項(xiàng)D錯(cuò)誤,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,【點(diǎn)評(píng)】對(duì)分子間相互作用力的理解和掌握一定要結(jié)合其圖象進(jìn)行；對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的理解要掌握以下要點(diǎn)：不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，但間接反映液體分子的運(yùn)動(dòng)；在顯微鏡下才能觀察到布朗運(yùn)動(dòng)，用肉眼直接觀察到的微粒運(yùn)動(dòng)不是布朗運(yùn)動(dòng)，如空氣中灰塵的運(yùn)動(dòng)就不是布朗運(yùn)動(dòng) 對(duì)于分子力和分子勢(shì)能要注意以下兩點(diǎn)：分子間作用力與分子間相對(duì)位置共同決定了分子勢(shì)能，分子間作用力做功和分子勢(shì)能的關(guān)系與重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系類似，可對(duì)比理解

6、；特別要注意，對(duì)于氣體而言，氣體分子間作用力要么忽略(視為理想氣體)，要么表現(xiàn)為引力，而一定不會(huì)處于斥力狀態(tài)為此，一定要克服“氣體很難壓縮是由于氣體分子間存在斥力的緣故”這樣的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，如下面的變式題,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例1變式題C【解析】由于氣體分子之間距離遠(yuǎn)大于氣體分子直徑，所以氣體的體積遠(yuǎn)大于其所有氣體分子的體積之和，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開，這是因?yàn)闅怏w分子永不停息做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的緣故，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)內(nèi)能的定義可知，內(nèi)能不同的物體可能具有相同的溫度，則它們分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同，選項(xiàng)C正確；密閉容器內(nèi)氣體體積減小，但如果同時(shí)氣體

7、溫度降低，則在單位時(shí)間內(nèi)撞擊容器器壁的分子個(gè)數(shù)不一定增多 ，選項(xiàng)D錯(cuò)誤,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,探究點(diǎn)二熱力學(xué)定律,熱力學(xué)定律是研究?jī)?nèi)能變化和轉(zhuǎn)化的重要規(guī)律：熱力學(xué)第一定律定量研究?jī)?nèi)能的變化與做功和熱傳遞的關(guān)系；熱力學(xué)第二定律則描述了內(nèi)能轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性 內(nèi)能屬于一種能量形式，反映物體一種能量狀態(tài)一個(gè)物體所具有的內(nèi)能在數(shù)值上等于物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和涉及內(nèi)能的分析與計(jì)算問題主要通過以下途徑：根據(jù)熱力學(xué)第一定律；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程；根據(jù)內(nèi)能定義；根據(jù)能量守恒定律.,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例2 2011全國(guó)卷 關(guān)于一定量的氣體，下列敘述正確的是() A氣體吸收的熱量可以完全轉(zhuǎn)化為

8、功 B氣體體積增大時(shí)，其內(nèi)能一定減少 C氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加 D外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能可能減少,【點(diǎn)撥】本題重點(diǎn)考查熱力學(xué)定律，注意準(zhǔn)確全面應(yīng)用對(duì)應(yīng)概念、規(guī)律分析問題,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例2AD【解析】 當(dāng)氣體體積增大而內(nèi)能不變時(shí)，氣體吸收的熱量全部用來對(duì)外做功，A正確；當(dāng)氣體體積增大時(shí)，對(duì)外做功，若同時(shí)吸收熱量，且吸收的熱量多于對(duì)外做的功，內(nèi)能會(huì)增加，所以B錯(cuò)誤；若氣體吸收熱量的同時(shí)對(duì)外做功，且吸收的熱量少于對(duì)外做的功，則其內(nèi)能會(huì)減少，C錯(cuò)誤；若外界對(duì)氣體做功的同時(shí)氣體向外放出熱量， 且放出的熱量多于外界對(duì)氣體所做的功，則氣體內(nèi)能減少，所以D正確,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究

9、,【點(diǎn)評(píng)】對(duì)熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律要把握其實(shí)質(zhì)：熱力學(xué)第一定律給出了定量分析物體內(nèi)能變化的兩個(gè)基本途徑，即內(nèi)能的變化決定于兩個(gè)因素，只知道一個(gè)因素的情況則不能判定內(nèi)能具體變化情況，如本題中關(guān)于BCD選項(xiàng)的分析即基于此；熱力學(xué)第二定律揭示的是與熱現(xiàn)象相關(guān)的宏觀過程的不可逆性同時(shí)，要把二者和第一類永動(dòng)機(jī)、第二類永動(dòng)機(jī)的關(guān)系理清：第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律；第二類永動(dòng)機(jī)違背熱力學(xué)第二定律,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例2變式題BD【解析】絕熱容器內(nèi)的稀薄氣體與外界沒有熱傳遞，則Q0.稀薄氣體向真空擴(kuò)散沒有做功，則W0.根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，稀薄氣體內(nèi)能不變，則其溫度不

10、變稀薄氣體擴(kuò)散，體積增大，壓強(qiáng)必然減小選項(xiàng)BD正確,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,【高考命題者說】本題主要考查考生的理解能力和推理能力，考查的知識(shí)點(diǎn)為氣體的體積、溫度和壓強(qiáng)之間的關(guān)系及熱力學(xué)第一定律 題目給出的熱力學(xué)過程實(shí)際上是自由膨脹過程由于b內(nèi)為真空，當(dāng)隔板K被抽開后，a內(nèi)氣體在進(jìn)入b內(nèi)的過程中不做功(W0)，由于整個(gè)容器是絕熱的，系統(tǒng)也不向外界傳遞熱量(Q0)將a內(nèi)的稀薄氣體看作系統(tǒng)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ(式中U、W和Q分別為系統(tǒng)內(nèi)能的增量、外界對(duì)系統(tǒng)所做的功和系統(tǒng)從外界吸收的熱量)在上述自由膨脹的過程中，氣體對(duì)外界不做功，并且氣體的內(nèi)能不發(fā)生改變所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確,專題十三 要點(diǎn)

11、熱點(diǎn)探究,由于從最初的狀態(tài)在抽掉隔板后重新達(dá)到平衡狀態(tài)的過程中，系統(tǒng)沒有對(duì)外界做功，也沒有向外界散發(fā)熱量，因而系統(tǒng)的內(nèi)能沒有發(fā)生改變對(duì)于稀薄氣體而言，氣體分子之間的距離很大，各個(gè)氣體分子之間的相互作用可以忽略，氣體的內(nèi)能沒有改變即表明氣體的平均動(dòng)能沒有改變而溫度是系統(tǒng)分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志，故可以判斷出系統(tǒng)的溫度沒有改變；但由于系統(tǒng)所在容器的體積變大了，所以單位時(shí)間內(nèi)與單位面積的器壁發(fā)生碰撞的氣體分子數(shù)將減少，盡管從平均的意義看每個(gè)分子對(duì)器壁的沖量不會(huì)發(fā)生改變，但同樣的時(shí)間內(nèi)，與器壁碰撞的分子個(gè)數(shù)減少了，因而壓強(qiáng)會(huì)減小由以上分析可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,在熱學(xué)所研究的問

12、題中，確定研究對(duì)象是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，但考生在平時(shí)學(xué)習(xí)和聯(lián)系的過程中往往忽略這一點(diǎn)本題中考生若認(rèn)為當(dāng)a中的氣體向b中擴(kuò)散時(shí)，先進(jìn)入b內(nèi)的氣體分子會(huì)阻礙其余氣體分子，因而，后面的氣體分子要對(duì)先進(jìn)入b的氣體分子做功，結(jié)果造成氣體的內(nèi)能減少錯(cuò)誤選擇選項(xiàng)A的原因是沒有把研究對(duì)象也就是系統(tǒng)界定清楚，實(shí)際上原來在a內(nèi)的氣體分子是作為研究對(duì)象(系統(tǒng))，先進(jìn)入b的氣體分子對(duì)后面進(jìn)入的氣體分子的作用是系統(tǒng)內(nèi)部的分子之間的相互作用，不是系統(tǒng)對(duì)外部的作用,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,本題抽樣統(tǒng)計(jì)難度為0.364，區(qū)分度為0.289，對(duì)物理得分在70分以上的考生有一定的區(qū)分度.15%的考生選擇了正確選項(xiàng)B、D，但有8%

13、的考生錯(cuò)選了A項(xiàng)，11%的考生僅選了B項(xiàng)，21%的考生錯(cuò)選了C項(xiàng)，32%的考生僅選了D項(xiàng) (引自教育部考試中心2011高考理科試題分析第289290頁),專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,探究點(diǎn)三理想氣體及其熱學(xué)綜合題,理想氣體是一種理想模型，在具體問題的分析中認(rèn)定氣體為理想氣體主要有三個(gè)基本途徑：直接說明研究對(duì)象為理想氣體；除碰撞外，不考慮氣體分子間相互作用；不考慮分子勢(shì)能 要熟練掌握熱學(xué)規(guī)律和理想氣體特點(diǎn)，并能分析一定量氣體經(jīng)歷等溫、等壓、等容、絕熱、自由膨脹等變化過程時(shí)涉及的熱學(xué)參量變化及相關(guān)分析,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例3 如果將一氣球充氣過足，又放在陽光下暴曬，氣球極易爆裂，關(guān)于這一現(xiàn)象的描

14、述，下列說法正確的是(暴曬過程中氣球容積幾乎不變)() A氣球爆裂是氣球內(nèi)氣體溫度升高、氣體分子間斥力急劇增大的結(jié)果 B在爆裂前的過程中，氣體溫度升高，分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)加劇，氣體壓強(qiáng)增大 C在氣球突然爆裂的瞬間，氣體內(nèi)能增加 D在氣球突然爆裂的瞬間，氣體內(nèi)能減少,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,【點(diǎn)撥】氣球爆裂瞬間，有相當(dāng)一部分氣體跑到了氣球外邊，請(qǐng)認(rèn)真分析選項(xiàng)，合力選取研究對(duì)象,例3BD【解析】氣球爆裂是由于氣球內(nèi)氣體溫度升高，分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)加劇，使得封閉氣體壓強(qiáng)增大的結(jié)果，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；以氣球內(nèi)原有氣體為研究對(duì)象，在氣球突然爆裂的瞬間，該氣體體積瞬間增大而對(duì)外做功，而爆裂瞬間，該部分氣體來

15、不及與外界發(fā)生熱交換，因此此過程可視為絕熱膨脹過程，根據(jù)熱力學(xué)第一定律(UWQ)可知，氣體內(nèi)能一定減少，則選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,A活塞將水全部壓到上管前，氣體吸收熱量，對(duì)外做功，內(nèi)能不變 B活塞將水全部壓到上管后，氣體從外界吸收的熱量等于內(nèi)能的增加量 C活塞將水全部壓到上管前，氣體壓強(qiáng)不變，分子平均距離增大 D活塞將水全部壓到上管后，隨著溫度升高，單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)活塞碰撞的次數(shù)增多,專題十三 要點(diǎn)熱點(diǎn)探究,例3 變式題BD【解析】設(shè)活塞質(zhì)量為m、活塞上表面到水面的距離為h、水的密度為、大氣壓強(qiáng)為p0、封閉氣體壓強(qiáng)為p、活塞面積為S，活塞緩慢上升過程中可視為始終處于平衡狀態(tài)，則對(duì)活塞根據(jù)平衡條件有mg(p0gh)SpS，解得p 據(jù)此