優(yōu)化2016屆高三物理專版一輪復(fù)習(xí)配套課件檢測第十一章熱學(xué)

選修3-3第十一章 熱學(xué)第一節(jié) 分子動理論熱力學(xué)定律-4-—二三四五六A一、分子動理論1.物體是由大量分子組成的

(1)分子大小①分子直徑的數(shù)量級:10-10

m。??②油膜法測分子直徑:d=

??

;V

是油滴的體積,S是水面上形成單分子油膜的面積。分子質(zhì)量的數(shù)量級:10-26

kg。阿伏加德羅常數(shù):1

mol

任何物質(zhì)含有的分子數(shù),N=6.02×1023mol-1

。2.分子永不停息地做無規(guī)則熱運動擴散現(xiàn)象:不同物質(zhì)相互接觸時彼此進入對方的現(xiàn)象,溫度

越高,擴散越快。布朗運動:懸浮在液體或氣體中“小顆粒”

的無規(guī)則運動,布朗運動間接反映了

液體或氣體

分子的無規(guī)則熱運動。①成因:液體分子無規(guī)則運動,對固體小顆粒碰撞不平衡造成的。②特點:永不停息、無規(guī)則運動;顆粒

越小

,運動越劇烈;溫度越高,運動越劇烈;運動軌跡不確定。分子間距r引、斥力關(guān)系分子力r=r0F

引=F

斥F=0r<r0F

引<F

斥F

表現(xiàn)為F

斥r>r0F

引>F

斥F

表現(xiàn)為F

引r>10r0F

引≈0、F

斥≈0F≈0-5-—

二

三

四

五

六3.分子間存在著引力和斥力分子間同時存在相互作用的

引力和斥力

,分子力為它們的

合力

。分子力的特點(r0

的數(shù)量級為10-10

m)①F

引,F

斥都隨

r

增大而

減小

,隨

r

減小而

增大

,但斥力比引力變化

更快

。-6-—二三四五六-7-—二三四五六平均值溫度溫度分子間距最小物體體積-8-—

二

三

四

五

六①微觀上:物體的內(nèi)能定義:物體內(nèi)所有分子熱運動的

動能

和分子

勢能的總和叫作物體的內(nèi)能。決定內(nèi)能的因素分子動能、

分子勢能

、

分子個數(shù)

。②宏觀上:溫度(T)、體積(V)、物質(zhì)的量(n)。改變內(nèi)能的兩種方式:

做功

和

熱傳遞

。內(nèi)能與機械能的區(qū)別①物體內(nèi)能是物體內(nèi)大量分子所具有動能和分子勢能的總和,宏觀上取決于物質(zhì)的量(n)、溫度(T)、體積(V)。②物體機械能是物體整體運動(或彈性形變)具有的動能和勢能的總和取決于質(zhì)量(m)、速度(v)、高度(h)、形變(Δx)。-9-—

二

三

四

五

六1.溫度(1)溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度;在微觀上表示分子的平均動能。(2)溫度是決定一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)是否達到熱平衡狀態(tài)的物理量,一切達到熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)都具有相同的溫度。2.兩種溫標單位規(guī)定關(guān)系攝氏溫標(t)℃在標準大氣壓下,冰的熔點是0

℃,水的沸點是

100

℃(1)T=(t+273)

K(2)ΔT=Δt說明:絕對零度是低溫的極限,只能無限接近,不能達到熱力學(xué)溫標K-273.15

℃即為0

K,絕對零度是低溫的極限(T)-10-—

二

三

四

五

六四、熱力學(xué)第一定律內(nèi)容一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量

與外界對它所做功的和。表達式ΔU=

Q+W

。ΔU=Q+W

的幾種特殊情況若過程是絕熱的,則Q=0,W=ΔU,外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。若過程中不做功,即

W=0,則

Q=ΔU,

物體吸收的熱量

等于物體內(nèi)能的增加。若過程的初、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變,即

ΔU=0,則

W+Q=0

或

W=-Q,外界對物體做的功等于

物體放出的熱量

。-11-—二三四五六引起其他影響減少-12-—二三四五六六、能量守恒定律內(nèi)容能量既不會憑空

產(chǎn)生

,也不會憑空

消失

,它只能從一種形式

轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個物體

轉(zhuǎn)移

到另一個物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中能量的總量保持不變。能源的利用存在能量耗散和

品質(zhì)下降

。重視利用能源時對

環(huán)境

的影響。要開發(fā)新能源(如

太陽能

、生物質(zhì)能、風(fēng)能等)。-13-考點一考點二考點三考點四(2)氣體分子不是一個一個緊密排列的,它們之間的距離很大,所以氣體分子的大小不等于分子所占有的平均空間。如圖所示,此時將每個分子占有的空間視為棱長為d

的立方體,所以d=3√??。-14-考點一

考點二

考點三

考點四2.微觀量與宏觀量的相互關(guān)系微觀量:分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0。宏觀量:物體的體積V、摩爾體積Vm,物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ。相互關(guān)系:0①一個分子的質(zhì)量:m=??A??

????m。②一個分子的體積:V=??m??A

????A

????A0==

。(注:對氣體

V

為分子平均活動空間)0③物體所含的分子數(shù):??

??mn=??m·NA=????

·NA????????

??A

A或

n=

·N

=

·N

。??④單位質(zhì)量中所含的分子數(shù):n'=??A。-15-考點一考點二考點三考點四??

3

2

63

10-16得

d=3?6??'

=

?

6×

216

m=2.6×10-10

m。??π

5×1010×3.14答案解析(1)設(shè)小顆粒棱長為a,放大600

倍后,則其體積為V=(600

a)3=0.1×10-9V'=a3=10-16

m3216質(zhì)量為m=ρV'=1.0×10-15

kg含分子數(shù)為n=??N=1.0×10-15×6.02×1023=5×1010(個)。??

A

1.2×10-2(2)將碳分子看成球體模型,則有??'

=4

π

????3

=π??3m3。實際體積為關(guān)閉(1)5×1010

個(2)2.6×10-10

m關(guān)閉-16-考點一考點二考點三考點四①提示:球形和立方體形。②提示:見宏觀量與微觀量的相互關(guān)系講解。-17-考點一考點二考點三考點四-18-考點一考點二考點三考點四-19-考點一考點二考點三考點四選項B

錯誤;綜合以上分析可知,當(dāng)r

等于r0

時,分子勢能最小,動能最大,選項C

正確;由于沒有外力做功,故分子動能和勢能之和在整個過程中不變,選項D

正確。答案解析關(guān)閉r0

為分子間的平衡距離;大于平衡距離時分子間為引力,小于平衡距離時,分子間為斥力;則有:r

大于平衡距離,分子力表現(xiàn)為引力,相互靠近時F

做正功,分子動能增加,勢能減小,選項

A

正確;當(dāng)r

小于r0

時,分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,F

做負功,分子動能減小,勢能增加,關(guān)閉B-20-考點一考點二考點三考點四①提示:分子力做正功,分子勢能減小;分子力做負功,分子勢能增加。②提示:分子力為零時,分子勢能最小。③提示:只有分子力做功時,分子動能和勢能相互轉(zhuǎn)化,其總和不變。-21-考點一考點二考點三考點四名稱比較內(nèi)能機械能定義物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和物體的動能、重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱決定因素與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關(guān)跟宏觀運動狀態(tài)、參考系和零勢能點的選取有關(guān)量值任何物體都有內(nèi)能可以為零測量無法測量可測量本質(zhì)微觀分子的無規(guī)則運動和相互作用的結(jié)果宏觀物體的運動和相互作用的結(jié)果運動形式熱運動機械運動聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,能量的總量守恒-22-考點一考點二

考點三

考點四考點三物體的內(nèi)能、熱力學(xué)第一定律、能量守恒定律1.物體的內(nèi)能與機械能的比較-23-考點一

考點二

考點三

考點四2.改變內(nèi)能的兩種方式的比較方式名稱比較項目做功熱傳遞區(qū)別內(nèi)能變化情況外界對物體做功,物體的內(nèi)能增加;物體對外界做功,物體的內(nèi)能減少物體吸收熱量,內(nèi)能增加;物體放出熱量,內(nèi)能減少從運動形式上看做功是宏觀的機械運動向物體的微觀分子熱運動的轉(zhuǎn)化熱傳遞則是通過分子之間的相互作用,使同一物體的不同部分或不同物體間的分子熱運動發(fā)生變化,是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移從能量的角度看做功是其他形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程不同物體間或同一物體不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移能的性質(zhì)變化情況能的性質(zhì)發(fā)生了變化能的性質(zhì)不變相互聯(lián)系做一定量的功或傳遞一定量的熱量在改變內(nèi)能的效果上是相同的-24-考點一考點二

考點三

考點四3.溫度、內(nèi)能、熱量、功的比較含義特點溫度表示物體的冷熱程度,是物體分子平均動能大小的標志,它是大量分子熱運動激烈程度的宏觀表現(xiàn),對單個分子來說,溫度沒有意義狀態(tài)量內(nèi)能(熱能)物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和,它是由大量分子的熱運動和分子的相對位置所決定的能熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量,熱量用來量度熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少過程量功做功過程是機械能或其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過程-25-考點一考點二考點三考點四答案解析關(guān)閉M

向下滑動,壓力與位移同方向,即外界對氣體做正功,同時筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換根據(jù)熱力學(xué)第一定律,氣體內(nèi)能一定增加。故選項A

正確,選項B、C、D

錯誤關(guān)閉A-26-考點一考點二考點三考點四①提示:由溫度和體積決定。②提示:僅僅由溫度決定。-27-考點一考點二考點三考點四-28-考點一考點二

考點三

考點四考點四熱力學(xué)第二定律1.熱力學(xué)第一、第二定律的比較定律名稱比較項目熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律定律揭示的問題它從能量守恒的角度揭示了功、熱量和內(nèi)能改變量三者的定量關(guān)系它指出自然界中出現(xiàn)的過程是有方向性的機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化當(dāng)摩擦力做功時,機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能不可能在不引起其他變化的情況下完全變成機械能熱量的傳遞熱量可以從高溫物體自發(fā)傳向低溫物體說明熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體表述形式只有一種表述形式有多種表述形式兩定律的關(guān)系在熱力學(xué)中,兩者既相互獨立,又互為補充,共同構(gòu)成了熱力學(xué)知識的理論基礎(chǔ)-29-考點一考點二考點三考點四2.兩類永動機的比較分類第一類永動機第二類永動機設(shè)計要求不需要任何動力或燃料,卻能不斷地對外做功的機器從單一熱源吸收熱量,使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響的機器不可能制成的原因違背能量守恒定律不違背能量守恒定律,違背熱力學(xué)第二定律-30-考點一考點二考點三考點四觀過程比如:熱傳導(dǎo)、摩擦生熱都具有方向性,是不可逆的,故選項C

正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知:內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機械能,但要引起其他變化,故選項D

錯誤。答案解析關(guān)閉第二類永動機是指從單一熱源吸取熱量,使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響的熱機,即機械效率達到100%的機器,沒有違背能量守恒定律,但違背了熱力學(xué)第二定律,因此不可能制成,故選項A

錯誤,選項B

錯誤;熱力學(xué)第二定律說明自然界進行的涉及熱現(xiàn)象的宏關(guān)閉BC-31-考點一考點二考點三考點四提示: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產(chǎn)生其他影響-32-考點一考點二考點三考點四-33-能看到,人肉眼是看不到的,從陽光中看到的塵埃的運動是物體的機械運動,選項D

錯誤。答案解析關(guān)閉一摩爾任何物質(zhì)都含有阿伏加德羅常數(shù)個分子,選項A

正確;分子引力與分子斥力不是一對作用力和反作用力,它們的大小不一定相等,選項B

錯誤;氫氣分子和氧氣分子的質(zhì)量不同,所以1

g

氫氣和1

g

氧氣含有的分子數(shù)不同,選項C

錯誤;布朗運動只有在顯微鏡下才關(guān)閉A1

2

31.(2014·陜西五校二模)以下說法正確的是(

)A.無論什么物質(zhì),只要它們的摩爾數(shù)相同就含有相同的分子數(shù)

B.分子引力不等于分子斥力時,違背了牛頓第三定律C.1

g

氫氣和1

g

氧氣含有的分子數(shù)相同,都是6.02×1023

個D.陽光從縫隙射入教室,從陽光中看到的塵埃的運動就是布朗運動-34-)1

2

32.(2014·北京理綜,13)下列說法中正確的是(A.物體溫度降低,其分子熱運動的平均動能增大

B.物體溫度升高,其分子熱運動的平均動能增大