高三物理一輪復(fù)習(xí)講義熱學(xué)

1、熱學(xué)考點掃描內(nèi)容要求42.物體是由大量分子組成的，分子熱運動，布朗運動，分子間的相互作用力，阿 伏加德羅常量.I43.分子熱運動的動能，溫度是物體分子熱運動平均動能的標(biāo)志，物體分子間的相 互作用，勢能，物體的內(nèi)能.I44.做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，熱量、能量守恒定律I45.熱力學(xué)第f 律;46.熱力學(xué)第二定律;47.永動機不可能;48.絕對零度不可達到I49.能源開發(fā)和利用，能源利用與環(huán)境保護n50.氣體的狀態(tài)和狀態(tài)參量，熱力學(xué)溫度I121.氣體分子運動的特點；52.氣體壓強的微觀意義I實驗：用油膜法估測分子大小近幾年的高考中，本單元的命題多集中分子動理論、估算分子數(shù)目和大小、熱力

2、學(xué)兩大 定律的應(yīng)用、氣體狀態(tài)參量的意義及與熱力學(xué)第一定律的綜合問題等知識點上，為了與新教材接軌，近幾年高考還注重考查熱現(xiàn)象的實驗探究過程.本單元內(nèi)容只限于理解，一般以選擇題 形式出現(xiàn)， 建議從以下幾個方面進行復(fù)習(xí).(1)深刻理解基本概念與規(guī)律弄清基本概念與規(guī)律易混問題.如，分子運動與布朗運動，分子力和分子勢能隨分子間距離變化的關(guān)系， 物體分子熱運動的平均動能與單個分子的動能，熱量和內(nèi)能，物體的內(nèi)能的變化與做功、熱傳遞的關(guān)系，機械能與內(nèi)能等.建立宏觀量與微觀量的對應(yīng)關(guān)系.對于一個確定的物體來說，其分子的平均動能與物體的溫度對應(yīng)，分子勢能與物體的體 積對應(yīng)；氣體的壓強與分子對器壁的沖力對應(yīng)；物體的

3、內(nèi)能與物體的溫度、體積、質(zhì)量對應(yīng)； 物體內(nèi)能的改變與做功或熱傳遞的過程對應(yīng).建立微觀粒子模型.如分子的球體、立方體模型，彈簧小球模型等.(2)強化基本概念與規(guī)律的記憶通過復(fù)習(xí)，在理解的基礎(chǔ)上記住本單元的基本概念與規(guī)律，并能靈活地運用于解題中. 例如：分子動理論的三個要點、估測分子直徑的油膜法、分子直徑與分子質(zhì)量的數(shù)量級、阿伏加 德羅常數(shù)的意義、布朗運動的決定因素、 分子力隨分子間距離變化的規(guī)律、分于平均動能與溫度的關(guān)系、分子勢能隨分子間距離的變化關(guān)系、改變物體內(nèi)能的兩種方式的異同、能量守恒與熱力學(xué)兩大定律的關(guān)系等(3)關(guān)于氣體”部分近年高考對 氣體”內(nèi)容的要求較低，復(fù)習(xí)時只需將重點放在：理解氣

4、體的三個狀態(tài)參量的概念及意義，了解氣體壓強的產(chǎn)生機理和影響因素 系這幾個方面.,定性地了解壓強與溫度、體積的變化關(guān)知識網(wǎng)絡(luò)分 子 物 nr* 運 動能 量 守 恒體分子劫腥論分子大小單分子油膜法數(shù)量頒/相物質(zhì)是由大量好蛆成的分子質(zhì)量;猊-1T電阿伏伽德羅常數(shù)=.02x10 W分子永不停息地做無規(guī)則運動.分子同存&應(yīng)作力實也事實”擴散運動.布朗運動熱運動特點J永不停息5SLHIJ分子間同時存在引力和斥力引力和斥力酬!分子間距增大而咸小卜片F(xiàn)汜引力和斥力關(guān)系，r=r0 F =F rii F(F分子動能。f意義溫度是分子平均動能大小的標(biāo)志意義分子勢能卜士田妻微觀上:分子間的距離 夬足因素i宏現(xiàn)上：物

5、體的體積能量守恒物庫的內(nèi)能定義/物質(zhì)的量 決定因素溫度改變方式體積做功 熱傳遞熱力學(xué)第定律僵窘達式皿+W熱力學(xué)第二定律兩種表達。熱傳導(dǎo)的方向性第二類永動機不可制成I實質(zhì):機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程具有方向性 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律、微現(xiàn)意義:分子平均動能大小標(biāo)志規(guī)定.單位:攝氏度：（紇）溫度溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)，規(guī)定單位:開爾文：（K）關(guān)系：T = 273+國氣體狀態(tài)參量體機氣體“意義:氣體分子所能到達的空間單位二m* L癡產(chǎn)生:大量氣體分子頻繁與器壁碰撞壓強哥響因素溫度分子密度測量:氣壓計單位：Pa, at叫 cmHg分子動理論氣體分子運動特點氣體壓強的微觀解再第1課時分子動理論基礎(chǔ)過關(guān)一、物質(zhì)是由大量分子

6、組成的.分子定義：分子是具有保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子.分子運動論中的分子”應(yīng)理解為組成物質(zhì)的微粒.分子大?。海?） 一般分子直徑的數(shù)量級：104m. （2）估算方法：分子直徑的估算用單d=V分子油膜法，即S，其中V是油滴的體積，S是水面上形成的單分子油膜的面積.23-13 .兩個常數(shù)：（1）阿伏加德羅常數(shù)Na=6.02M10 mol ，它是1mol物質(zhì)所含的分子數(shù)；（2） 1 mol任何氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積都是22.4L .二、分子永不停息地做無規(guī)則運動布朗運動是分子永不停息地做無規(guī)則運動的間接證明.擴散現(xiàn)象是分子做永不停息的無規(guī)則運動的直接證據(jù).布朗運動：布朗運動是指懸浮在液體（或氣體）

7、里的固體微粒的無規(guī)則運動，不是分子本 身的運動。它是由于液體（或氣體）分子無規(guī)則運動對固體微粒碰撞的不均勻所造成的。因此 它間接反映了液體（或氣體）分子的無序運動。.擴散現(xiàn)象（1）擴散是指一種物質(zhì)的分子進入另一種物質(zhì)的分子空隙中，而不是兩種物質(zhì)的簡單混合.它可以發(fā)生在固體、液體、氣體間.（2）擴散現(xiàn)象與溫度有關(guān)（是分子熱運動的表現(xiàn)），溫度越高，擴散現(xiàn)象越明顯。注意：微塵的漂浮運動不是擴散現(xiàn)象，也不屬于布朗運動.三、分子間存在相互作用的引力和斥力分子之間同時存在引力和斥力，分子引力和分力斥力的大小都跟分子之間的距離有關(guān)，都隨分子間的距離增大而減小 ，但斥力減小得快；都隨分子間距離的減小而增大 ，

8、但斥力增大得 快，實際表現(xiàn)出來的分子力是分子引力和分子斥力的合力分子力的作用使分子聚集在一起，而分子的無規(guī)則運動又使它們趨于分散，正是這兩個因素決定了物體的氣、液、固三種不同的狀態(tài) 考點突破一、布朗運動.對象：布朗運動研究對象是小顆粒 ，而不是分子，是屬于宏觀顆粒的運動.因為分子一般直徑10的數(shù)量級在10 m,在普通的光學(xué)顯微鏡下是看不到的，因此在普通光學(xué)顯微鏡下看到的布朗運動是小顆粒的無規(guī)則運動 .如 灰塵飛揚”、米粒翻滾”都屬于物質(zhì)的運動，不是分子運動，因為分子的運動，我們?nèi)庋凼强床灰姷?特點：永不停息、運動無規(guī)則，其激烈程度與顆粒大小和環(huán)境溫度有關(guān).顆粒越小、溫度 越高，布朗運動越顯著.

9、實質(zhì)：布朗運動不是分子的運動，而是懸浮在液體（或氣體）中顆粒的運動，是宏觀現(xiàn)象.液體分子熱運動的平均速率也比我們所觀察到的布朗運動的速率大許多倍.但布朗運動間接傳遞了液體（或氣體）分子無規(guī)則運動的信息.產(chǎn)生原因：顆粒足夠小時，各個方向液體分子對顆粒撞擊的不平衡引起的；導(dǎo)致布朗運動 的本質(zhì)原因是液體分子的熱運動.激烈程度的有關(guān)因素：微粒的質(zhì)量、微粒的體積和液體的溫度；而影響分子熱運動劇烈程 度的因素是溫度.二、分子間的相互作用力. r10r。時，f引、f斥都十分微弱，可以忽略不計，即分子力是短程力，只有在小于10m時才有分子力，所以我們不能把一般的宏觀作用力當(dāng)作分子力.分子間同時存在引力和斥力，

10、應(yīng)用一維空間力的合成規(guī)律來分析分子力與引力、斥力的關(guān)系，如圖8-1-1所示 圖8-1-1由圖可知：分子力是斥力還是引力的分界點是r =r。（此時分子力為零），分子間白引力f引和斥力f斥同時存在、同時增大、同時減小，但變化快慢不同，斥力變化更快.分子力隨r變化的關(guān)系可以用圖示的曲線表示，當(dāng)r= r。及一8時分子力f=0; rr。時，f引f斥，分子力表現(xiàn)為引力；當(dāng)rr。時，汴P(guān)i PwB. P甲=叱=方圖8-3-2C P甲=P丙A P乙 d 口父P乙 四解析：A取活塞為研究對象分別進行受力分析，由平衡條件得：陲 S =mg *PoS，p乙5 = PoS, PoS =mg + p丙S 故 P甲 A

11、M A % 所以選項 AiE確熱學(xué)單元測試題、選擇題圖占一2如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點,乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示，F(xiàn) o為斥力，F(xiàn)o為引力，a、b、c、d為x軸上4個特定的位置.現(xiàn)有乙分子從 a處由靜止釋放，則（）A.乙分子從a到b做加速運動，由b到c做減速運動B,乙分子由a至1Jc做加速運動，到達 c時速度最大C.乙分子由a到b的過程中，兩分子間的分子勢能一直減少D,乙分子由b到d的過程中，兩分子間的分子勢能一直增加（09年四川卷）關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是（）A.在一定條件下物體白溫度可以降到 0 KB.物體從單一熱源吸收的熱量可全

12、部用于做功C.吸收了熱量的物體，其內(nèi)能一定增加D.壓縮氣體總能使氣體的溫度升高（09年上海卷）氣體內(nèi)能是所有氣體分子熱運動動能和勢能的總和，其大小與氣體的狀態(tài)有關(guān)，分子熱運動的平均動能與分子間勢能分別取決于氣體的（）（A）溫度和體積（B）體積和壓強（C）溫度和壓強（D）壓強和溫度4。（09年全國卷I）下列說法正確的是A.氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力B.氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均沖量C.氣體分子熱運動的平均動能減小，氣體的壓強一定減小D.單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大. （09年全國卷H ） 16.如圖，水平放置的

13、密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩 部分，隔板可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。氣缸壁和隔板均絕熱。初始時隔 板靜止，左右兩邊氣體溫度相等?，F(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時間后切斷電源。當(dāng) 缸內(nèi)氣體再次達到平衡時，與初始狀態(tài)相比A.右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變B,左右兩邊氣體溫度都升高C.左邊氣體壓強增大D.右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量.（北京卷）13.做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如圖。圖中記錄的是A.分子無規(guī)則運動的情況B.某個微粒做布朗運動的軌跡C.某個微粒做布朗運動的速度一一時間圖線D.按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線. （09年重慶

14、卷）.密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶內(nèi)空氣（不計分子 勢能）A.內(nèi)能增大，放出熱量B 內(nèi)能減小，吸收熱量C.內(nèi)能增大，對外界做功D 內(nèi)能減小，外界對其做功圖8-7.圖中氣缸內(nèi)盛有一定量的理想氣體，氣缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與氣缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣.現(xiàn)將活塞桿與外界連接使其緩慢地向右移動，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對外做功.若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則下列說法正確的是（）A.氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，因此此過程違反熱力學(xué)第二定律B.氣體是從單一熱源吸熱，但并未全用來對外做功，所以此過程不違反熱力學(xué)第二定律C.氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做

15、功，但此過程不違反熱力學(xué)第二定律D. A、B、C三種說法都不對9.電冰箱門不但有磁性，而且四周還鑲有橡皮條，用以增加密封性，因為門與箱體之間密封 得越嚴(yán)密，電冰箱越節(jié)能.用戶在購買冰箱時，總希望能夠買到門與箱體之間密封性能好的冰箱，有經(jīng)驗的冰箱維修師挑選冰箱的做法是：首先通電使冰箱工作一段時間，然后， 打開冷凍室的門，用手摸摸冷凍室門上的密封膠條，去感觸箱門內(nèi)最上面一部分膠條的溫度，電冰箱的密封性好壞就知道了，請你判斷（）A.如果該部分膠條溫度高，則密封性好B.如果該部分膠條溫度低，則密封性差C.如果該部分膠條溫度高，則密封性差D.該部分膠條溫度與密封性無關(guān)10 .熱力學(xué)第二定律常見的表述方法

16、有兩種，第一種是：不可能使熱量由低溫物體傳遞 到高溫物體而不引起其他變化；第二種是：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功而不引起其他變化.圖甲中的制冷機的工作原理符合第一種表述，根據(jù)你對第二種表述的理解， 圖6乙中的熱機工作原理圖正確的是（）/fll物體直*物體離構(gòu)體 育4物體升a口61t Qy 不弧（09年北京卷）13.做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如圖。圖中記錄的是A.分子無規(guī)則運動的情況B.某個微粒做布朗運動的軌跡C.某個微粒做布朗運動的速度一一時間圖線D.按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線（09年福建卷）一定質(zhì)量的理想氣體在某一過程中，外界對氣體做功7.0 X104J

17、,其體內(nèi)能減小1.3X105J,則此過程 。（填寫項前的編號）A.氣體從外界吸收熱量 2.0 X 105J5B.氣體向外界釋放熱量 2.0 X 10 JC.氣體從外界吸收熱量 6.0 x 104JD.氣體向外界釋放熱量 6.0 X 104J33_213.已知水的密度*=1.0 10 kg/m ,水的摩爾質(zhì)量為Mmol =1.8父10 kg/moL ,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，水蒸氣分子的間距約是水分子直徑的（）A 1 倍 B . 10倍 C . 100倍 D . 1000倍二.填空題- -rr * IJ L_L q J HIT g -B每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是mL.mL+述溶液為75源把1滴該

18、溶液滴入盛水的淺盤里，待水 面穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸膜的 形狀，再把裝璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖所示,坐標(biāo)中正方形 方格的邊長為1 CtlL 則 t（1）油酸膜的面積是 加,士據(jù)左手定（2）每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是.體中會產(chǎn)生（3）按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑為2分） TOC o 1-5 h z 汽2）、（3）兩間結(jié)果均保留一位有效數(shù)字, 氏三物理卷（九）第34頁烏殳1國（1）在用油膜法估測分子大小的實驗中，選用下列器材：淺盤（直徑為3040cm）、注射器（或滴管）、按一定比例稀釋好的油酸溶液、坐標(biāo)紙、玻璃板、水彩筆（或 鋼筆）.請將還需要的一種

19、實驗器材補填在橫線上.4.在 用油膜法估測分子的大小”的實驗中，所用油酸酒精溶液的濃度為每10 mL溶液中有純油酸6mL ,用注射器測得1mL上述溶液為75滴.把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里 ，待水面穩(wěn) 定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描述油酸膜的形狀 ，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其 形狀如圖7所示，坐標(biāo)中正方形方格的邊長為 1cm,則：2油酸膜的面積是 cm .圖10按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑為 m.、兩問結(jié)果均保留一位有效數(shù)字(09年廣東卷)某同學(xué)做了一個小實驗：先把空的燒瓶放到冰箱冷凍，一小時后取出燒瓶，并迅速把一個氣球緊密的套在瓶頸上， 然后將燒瓶放進盛滿熱水的燒杯里， 氣

20、球逐漸 膨脹起來，如圖。這是因為燒瓶里的氣體吸收了水的 ,溫度,體積。三、計算題水立方”國家游泳中心，是北京為2008年夏季奧運會修建的主游泳館 .它的外形看上去就像 一個藍色的水盒子，特別是晚上在燈光的反射下，遠看如同一塊大大的藍寶石在發(fā)光；美輪美奐.水立方游泳館擁有長 50 m、寬25 m、水深3 m、水溫保持2527C,共8條泳道的國際標(biāo) 準(zhǔn)比賽用游泳池。 設(shè)水的摩爾質(zhì)量為 M= 1.8 x l0-2kg/mol,當(dāng)游泳池注滿水時， 試估算該游 泳池中水分子數(shù)大約為多少？(保留兩位有效數(shù))一定質(zhì)量的氣體從外界吸收了1 X105 cal的熱量，同時氣體對外做了6X105 J的功，問:(1)

21、物體的內(nèi)能變化了多少 ？(2)分子勢能是增加還是減少 ？(3)分子動能如何變化？有一探測器對一球狀行星進行探測，發(fā)現(xiàn)該行星上無生命存在，在其表面上，卻覆蓋著一層厚厚的凍結(jié)的二氧化碳(干冰)，有人建議利用化學(xué)方法把二氧化碳分解為碳和氧氣而在它上面產(chǎn)生大氣，由于行星對大氣的引力作用，行星的表面就存在一定的大氣壓強，如果一秒鐘分解可得到106kg氧氣，要使行星表面附近得到的壓強至少為p=0.2atm,那么請你估算一下，至少需要多少年的時間才能完成？已知行星表面的溫度較低，在此情況下，二氧化碳的蒸發(fā)可不計，探測器靠近行星表面運行的周期為2小時，行星的半徑r =1750km，大氣層的厚度與行星的半徑相比

22、很小.結(jié)果保留兩位有效數(shù)字(9分)閱讀如下資料并回答問題：自然界中的物體由于具有一定的溫度，會不斷向外輻射電磁波， 這種輻射因與溫度有關(guān)，稱為熱輻射，熱輻射具有如下特點：輻射的能量中包含各種波長的電磁波；物體溫度越高，單位時間從物體表面單位面積上輻射的能量越大；在輻射的總能量中，各種波長所占的百分比不同.處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時，也要吸收由其他物體輻射的電磁能 量，如果它處在平衡狀態(tài)，則能量保持不變，若不考慮物體表面性質(zhì)對輻射與吸收的影響，我們定義一種理想的物體，它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體，單位時間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑

23、體絕對溫度的四次方成正比，即PKT4,其中常量 b=5.67X10T W/m(2)火星受到來自太陽的輻射可認(rèn)為是直射到面積為n(r為火星半徑)的圓盤上，已知太陽到火星的距離約為太陽半徑的 400倍，忽略其他天體及宇宙空間的輻射，試估算火星的平均溫度. - K4.在下面的問題中，把研究對象都簡單地看作黑體有關(guān)數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)公式：太陽半徑R=696000km,太陽表面溫度T=5770K,火星半徑r=3395km ,2球面積，S=4.R ,其中r為球半徑.(1)每小時從太陽表面輻射的總能量為多少？(09年江蘇卷)(1)若一氣泡從湖底上升到湖面的過程中溫度保持不變，則在此過程中關(guān) 于氣泡中的氣體，卜列說法

24、正確的是 。(填寫選項前的字母)(A)氣體分子間的作用力增大(C)氣體分子的平均動能減小(2)若將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體,(B)氣體分子的平均速率增大(D)氣體組成的系統(tǒng)地嫡增加的功，則此過程中的氣泡(填吸收”或放出”)的熱量是Jo氣泡到達湖氣泡從湖底上升到湖面的過程中，對外界做了 0.6J面后，溫度上升的過程中，又對外界做了0.1J的功，同日吸收了 0.3J的熱量，則此過程中，氣泡內(nèi)氣體內(nèi)能增加了 J3(3)已知氣泡內(nèi)氣體的密度為1.29kg/m ,平均摩爾質(zhì)量為0.29kg/mol。阿伏加德羅常數(shù).A_ 23. -1一 一-10N =6.02父10 mol ,取氣體分子的平均直徑為 2M

25、10 m ,若氣泡內(nèi)的氣體能完全變?yōu)橐后w，請估算液體體積與原來氣體體積的比值。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)1.BCBAA5.BC6. D 7.D8.CCBDBB(1)舜子粉或滑石粉(2)110;8父10上；7X10,0(1)做功，機械能；(2)熱量，升高，增大解析：設(shè)水的密度為 p ,游泳池中水的質(zhì)量為 M ,阿伏加德羅常數(shù)為 NA ,游泳池注滿水 時，水的總體積為 V=50 X 25X 3m3=3.75 X 103宿。則游泳池中水的物質(zhì)的量為n=M /M=p V/M 于是，所含的水分子數(shù)為 Ni=nNA=p VNM=1.0X 103X 3.75 X 103x 6.02 X 1023/(1.8 X

26、 10 2)個=1.3 x 1032 個解析：可根據(jù)熱力學(xué)第-定律&E =W +Q定量定量分析55 .(1)因氣體從外界吸收熱量，所以Q=1 10 4.22 10 J氣體對外做功W =-6x105J據(jù)熱力第一定律&E=W+Q得AE = -6 M105 +4.2父105 = 1.8父105J所以物體內(nèi)能減少了 1.8父105J(2)順為氣體對外做功，體積膨脹，分子間距離增大，分子力做負功，氣體的分子勢能增加了(3)因為氣體內(nèi)能減少了，而分子勢能增加了，所以分子動能必然減少了，且分子動能的減少量一定大于分子勢能的增量18,設(shè)探測器的質(zhì)量為 m,行星的質(zhì)量為M，根據(jù)牛頓第二定律 TOC o 1-5 h z ,2Mm兄二、24二 3G 2 =m( ) rGM rr HY