高三物理分子動理論與熱力學定律PPT課件

1、 熱學部分在高考中，每年每套試題均有出現(xiàn)。在今后的高考中主要從以下幾方面考查： 1.考查阿伏加德羅常數(shù)及分子大小、分子質(zhì)量、分子數(shù)目等微觀量的估算。 2.考查分子的平均動能、熱運動和布朗運動。 3.考查晶體和非晶體的特點及液體表面張力產(chǎn)生的原因。 4.氣體實驗定律的定量計算及圖象的考查。 5.熱力學第一定律與理想氣體狀態(tài)方程定性分析的綜合考查。 6.考查熱力學第二定律和能量守恒的綜合運算。 7.考查油膜法測分子直徑大小的原理、操作步驟和數(shù)據(jù)的處理。第1頁/共14頁 本專題概念、規(guī)律繁多，但要求較低，考綱對給定的知識點全部是級要求。因此，在復習時應注意以下幾個方面： (1)加強對基本概念和基本規(guī)

2、律的理解。強化概念和規(guī)律的記憶，明確以分子動理論、熱力學定律和能量守恒定律為核心的熱力學規(guī)律； (2)理解以溫度、內(nèi)能和壓強為主體的熱學概念。要能從微觀角度，從分子動理論的觀點來認識熱現(xiàn)象和氣體壓強的產(chǎn)生；能利用阿伏加德羅常數(shù)來聯(lián)系宏觀和微觀在數(shù)量上的關系； (3)能熟練運用熱力學第一、第二定律和能量轉化與守恒定律分析及討論物體內(nèi)能的變化。第2頁/共14頁 正確建立物理模型是解決問題的關鍵，對液體和固體，微觀模型是分子緊密排列，分子可以看成球體，其體積V0= d3(d為球體直徑)。 對氣體分子來說，由于分子不是緊密排列，上述微觀模型對氣體不適用，但我們可以通過立方體模型求分子間距，將氣體體積分

3、成N個小立方體，其邊長即為分子間距，即d= (V為氣體體積)。 1.已知固體和液體的摩爾體積Vmol和一個分子的體積V0,則NA=Vmol/V0;知NA和Vmol亦可估算分子的大小。 2.已知物體的摩爾質(zhì)量M和一個分子的質(zhì)量m0，求NA，則NA=M/m0；知NA和M亦可估算分子的質(zhì)量。 3.已知物體的體積V和摩爾體積Vmol，求物體的分子數(shù)n，則n=NAV/Vmol。 4.已知物體的質(zhì)量m和摩爾質(zhì)量M，求物體的分子數(shù)，則n=(m /M)NA。要點一要點一 分子的大小、質(zhì)量與物體的體積、質(zhì)量的關系分子的大小、質(zhì)量與物體的體積、質(zhì)量的關系3/NV6第3頁/共14頁銅的摩爾質(zhì)量為M，密度為，若用NA

4、表示阿伏加德羅常數(shù)，則下列說法正確的是（ ）A.1個銅原子的質(zhì)量為/NAB.1個銅原子占有的體積為M/NAC.1 m3銅所含原子的數(shù)目為(NA)/MD.1 kg銅所含原子的數(shù)目為NA / MC D體驗應用體驗應用第4頁/共14頁 1.布朗運動與擴散現(xiàn)象的關系 (1)布朗運動與擴散現(xiàn)象是不同的兩個現(xiàn)象，但也有相同之處。首先，它們都反映了分子永不停息地做無規(guī)則運動；其次，它們都隨著溫度的升高而表現(xiàn)得愈加明顯； (2)擴散是兩種不同物質(zhì)接觸時，沒有受到外界的影響而彼此能夠進入對方的現(xiàn)象，氣體、液體、固體都有擴散現(xiàn)象，擴散的快慢除了和溫度有關外，還和物體的密度差、溶液的濃度有關，密度差(濃度差)越大，

5、擴散進行得越快；布朗運動是懸浮在液體中的微粒所做的無規(guī)則運動，其運動的激烈程度與微粒的大小和液體的溫度有關，這是兩者的不同之處。 2.布朗運動與分子運動的關系 (1)布朗運動的研究對象是固體小顆粒；分子運動的研究對象是分子。布朗微粒中也含有大量的分子，這些分子也在做永不停息的無規(guī)則運動； (2)布朗運動的產(chǎn)生原因是由于液體分子無規(guī)則運動的撞擊，布朗運動的無規(guī)則性反映了液體分子運動的無規(guī)則性；布朗運動與溫度有關，表明液體分子的運動與溫度有關，溫度越高運動越激烈； (3)布朗運動的特點是永不停息、無規(guī)則，顆粒越小現(xiàn)象越明顯，溫度越高運動越激烈；在任何溫度下都可以產(chǎn)生布朗運動，但溫度越高布朗運動越明

6、顯； (4)布朗運動不僅能在液體中發(fā)生，也能夠在氣體中發(fā)生。要點二要點二 微觀分子熱運動與其宏觀表現(xiàn)的關系微觀分子熱運動與其宏觀表現(xiàn)的關系第5頁/共14頁要點三要點三 物體的內(nèi)能和機械能的比較物體的內(nèi)能和機械能的比較名師支招：名師支招： (1)物體的體積越大，分子勢能不一定就越大，如物體的體積越大，分子勢能不一定就越大，如0 的水結成的水結成0 的冰后體積變大，的冰后體積變大，但分子勢能卻減小了。但分子勢能卻減小了。 (2)理想氣體分子間相互作用力為零，故分子勢能忽略不計，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)理想氣體分子間相互作用力為零，故分子勢能忽略不計，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關。能只與溫度有關。

7、 (3)內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，不存在某個分子的內(nèi)能的說法。內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，不存在某個分子的內(nèi)能的說法。 類別類別比較比較內(nèi)能內(nèi)能機械能機械能定義定義物體內(nèi)所有分子的熱運動動物體內(nèi)所有分子的熱運動動能和分子勢能之和能和分子勢能之和物體的動能、重力勢能和物體的動能、重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱彈性勢能的統(tǒng)稱決定決定由物體內(nèi)部狀態(tài)決定由物體內(nèi)部狀態(tài)決定跟宏觀運動狀態(tài)、參考系跟宏觀運動狀態(tài)、參考系和零勢能點的選取有關和零勢能點的選取有關量值量值任何物體都有內(nèi)能任何物體都有內(nèi)能可以為零可以為零測量測量不易測量不易測量容易測量容易測量本質(zhì)本質(zhì)分子的運動和相互作用的結分子的運動和相互作用的

8、結果果宏觀物體的運動和相互作宏觀物體的運動和相互作用的結果用的結果第6頁/共14頁要點四要點四 熱力學定律熱力學定律概念概念溫度溫度內(nèi)能內(nèi)能(熱能熱能)熱量熱量功功含義含義表示物體冷熱表示物體冷熱程度程度,是物體分是物體分子平均動能大子平均動能大小的標志，是小的標志，是大量分子熱運大量分子熱運動的集體表現(xiàn)，動的集體表現(xiàn)，對個別分子來對個別分子來說，溫度沒有說，溫度沒有意義意義物體內(nèi)所有分物體內(nèi)所有分子熱運動的動子熱運動的動能和分子勢能能和分子勢能的總和，它是的總和，它是由大量分子的由大量分子的熱運動和分子熱運動和分子相對位置決定相對位置決定的能的能是熱傳遞過是熱傳遞過程中內(nèi)能的程中內(nèi)能的改變量

9、，用改變量，用來量度熱傳來量度熱傳遞過程中內(nèi)遞過程中內(nèi)能轉移的多能轉移的多少少做功過程是做功過程是機械能或其機械能或其他形式的能他形式的能和內(nèi)能之間和內(nèi)能之間的相互轉化的相互轉化或轉移的過或轉移的過程程關系關系溫度和內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功則是過程量，熱傳遞條件是存溫度和內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量和功則是過程量，熱傳遞條件是存在溫差，傳遞的是熱量而不是溫度，是內(nèi)能的轉移在溫差，傳遞的是熱量而不是溫度，是內(nèi)能的轉移1.溫度、內(nèi)能、熱量、功的區(qū)別第7頁/共14頁2.兩類永動機的比較第一類永動機第一類永動機第二類永動機第二類永動機不消耗能量卻可以源不消耗能量卻可以源源不斷地對外做功的源不斷地對外做功的機器機器

10、從單一熱源吸熱，全部用從單一熱源吸熱，全部用來對外做功而不引起其他來對外做功而不引起其他變化的機器變化的機器違背能量守恒定律，違背能量守恒定律，不可能實現(xiàn)不可能實現(xiàn)不違背能量守恒定律，違不違背能量守恒定律，違背了熱力學第二定律，不背了熱力學第二定律，不可能實現(xiàn)可能實現(xiàn)第8頁/共14頁 (1)高溫物體 熱量Q能自發(fā)傳給 低溫物體 熱量Q不能自發(fā)傳給 (2)機械能 能自發(fā)地完全轉化為 內(nèi)能 不能自發(fā)地且不能完全轉化為 (3)氣體體積V1 能自發(fā)地膨脹到 氣體體積V2(V1V2) 不能自發(fā)地收縮到 (4)不同氣體A和B 能自發(fā)地混合成 混合氣體AB 不能自發(fā)地分離成3.熱力學過程方向性的實例 4.熱

11、力學第一定律和熱力學第二定律的關系 熱力學第一定律是和熱現(xiàn)象有關的物理過程中能量守恒的特殊表達形式與內(nèi)能改變的定量關系。而第二定律指出了能量轉化與守恒能否實現(xiàn)的條件和過程的方向，指出了一切變化過程的自然發(fā)展是不可逆的，除非靠外界影響。所以，二者既相互聯(lián)系又相互補充。第9頁/共14頁【例例1】假如全世界60億人同時數(shù)1 g水的分子個數(shù)，每人每小 時可以數(shù)5 000個，不間斷地數(shù)，則完成任務所需時間最 接近(阿伏加德羅常數(shù)NA取61023 mol-1) ( ) A.10年 B.1千年 C.10萬年 D.1千萬年熱點一熱點一 阿伏加德羅常數(shù)的應用阿伏加德羅常數(shù)的應用 【解析解析】完成任務所需的時間完

12、成任務所需的時間=1 g水中所包含的水分子個數(shù)水中所包含的水分子個數(shù) ，選項，選項C正確，正確，A、B、D錯誤。錯誤。60億人一年內(nèi)所數(shù)的水分子個數(shù)億人一年內(nèi)所數(shù)的水分子個數(shù)C第10頁/共14頁【例例2】地面附近有一正在上升的空氣團，它與外界的熱交 換忽略不計。已知大氣壓強隨高度增加而降低，則該氣 團在此上升過程中(不計氣團內(nèi)分子間的勢能) ( ) A.體積減小，溫度降低 B.體積減小，溫度不變 C.體積增大，溫度降低 D.體積增大，溫度不變熱點二熱點二 熱力學第一定律熱力學第一定律 【解析解析】本題考查氣體的有關知識，本題為中等難本題考查氣體的有關知識，本題為中等難度題目。隨著空氣團的上升，

13、大氣壓強也隨著減小，那度題目。隨著空氣團的上升，大氣壓強也隨著減小，那么空氣團的體積會增大，空氣團對外做功，其內(nèi)能會減么空氣團的體積會增大，空氣團對外做功，其內(nèi)能會減小，因為不計分子勢能，所以內(nèi)能由其溫度決定，則其小，因為不計分子勢能，所以內(nèi)能由其溫度決定，則其溫度會降低。所以空氣團的體積增大、溫度降低、壓強溫度會降低。所以空氣團的體積增大、溫度降低、壓強減小。減小。C第11頁/共14頁【例例3】關于永動機和熱力學定律的討論，下列敘述正確 的是 ( ) A.第二類永動機違反能量守恒定律 B.如果物體從外界吸收了熱量，則物體的內(nèi)能一定增 加 C.外界對物體做功，則物體的內(nèi)能一定增加 D.做功和熱

14、傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但從能量轉化 或轉移的觀點來看這兩種改變方式是有區(qū)別的熱點三熱點三 熱力學第二定律熱力學第二定律 【解析解析】第二類永動機不能實現(xiàn)是因為第二類永動機違反了熱第二類永動機不能實現(xiàn)是因為第二類永動機違反了熱力學第二定律，但并不違反能量守恒定律，故力學第二定律，但并不違反能量守恒定律，故A錯；做功和熱傳遞錯；做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能并遵守熱力學第一定律，都能改變物體的內(nèi)能并遵守熱力學第一定律，UQW，故，故B、C錯；做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但從能量轉化或轉移的錯；做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但從能量轉化或轉移的觀點來看，做功是能量形式的轉化，熱傳遞是內(nèi)

15、能轉移，這兩種改觀點來看，做功是能量形式的轉化，熱傳遞是內(nèi)能轉移，這兩種改變方式是有區(qū)別的，故變方式是有區(qū)別的，故D正確。正確。D第12頁/共14頁【例例4】下列說法正確的是 ( ) A.布朗運動是懸浮在液體中固體顆粒的分子無規(guī)則運動 的反映 B.沒有摩擦的理想熱機可以把吸收的能量全部轉化為機 械能 C.知道某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和密度可求出阿伏加德羅常數(shù) D.內(nèi)能不同的物體，它們分子熱運動的平均動能可能相同熱點四熱點四 分子動理論與熱力學定律綜合分子動理論與熱力學定律綜合 【解析解析】布朗運動是懸浮在液體中固體小顆粒的運動，他反映布朗運動是懸浮在液體中固體小顆粒的運動，他反映的是液體分子無規(guī)則的運動，所以的是液體分子無規(guī)則的運動，所以A錯誤；沒有摩擦的理想熱機不經(jīng)錯誤；沒有摩擦的理想熱機