07专题七 热学部分 doc.docx

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专题七热学部分（选修3－3）

基础回扣

1．分子动理论

（1）分子动理论的基本观点是：

物体是由大量分子组成的，分子在做______________运动，分子间存在着_______________和_________.扩散现象与________________是分子永不停息地无规则运动的实验基础.每个分子的运动都不是规则的，带有偶然性，大量分子的集体行为受统计规律支配，表现为“________________”的规律，布朗运动既不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，它是由于_____________频繁地撞击固体小颗粒而引起的小颗粒的运动。

（2）温度是分子_________________的标志，物体的内能是物体内所有分子的动能和______________之和。

（3）阿伏加德罗常数

①分子的大小：

直径数量级为_________m

②分子的质量：

质量数量级为10-26kg

③阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1

NA=

（适用于____________情况）

NA=

（适用于____________）

④油膜法测分子的直径：

＝_____________

2．晶体和液晶

（1）晶体的主要特点表现为：

①具有规则的几何形状；②具有________性；③有一定的熔点，晶体和非晶体并不是绝对的，它们在适当的条件下可以相互转化。

（2）液晶（或者称为液态晶体）是一种特殊的物质状态，所处的状态介于_______态和_______态之间。

液晶的物理性表现为：

①液晶具有液体的___________性；②液晶具有晶体的光学_____________性。

它的应用主要表现在显示技术、电子工业、航空工业、生物医学等多方面。

3．理想气体和气体的实验定律

（1）理想气体的分子模型：

理想气体是为了研究问题的方便而建立的一种理想化模型。

其微观模型是：

分子本身无大小；分子间除碰撞外不计分子之间的相互作用力，无分子势能，内能只与温度有关；分子间的碰撞看成_________碰撞。

（2）玻意耳定律

内容：

一定质量理想气体，在温度保持不变时，它的压强和体积成反比；或者说，压强和体积的______________保持不变，此即玻意耳定律。

数量表达式：

。

（3）查理定律

内容：

一定质量的理想气体，在体积不变的情况下，它的压强跟____________成正比，这个规律叫做查理定律。

数学表达式：

对于一定质量的理想气体，在两个确定的状态I（

、

、

）和Ⅱ（

、

、

）下有

（4）盖·吕萨克定律

内容：

一定质量的理想气体在压强不变的情况下，它的体积跟_________成正比。

数学表达式：

4．热力学定律

（1）热力学第一定律

做功和热传递都可以改变物体的内能，功、热量和内能之间的关系可根据热力学第一定律，其表达式为

U+Q+W.

U、Q、W的符号规定为：

外界对系统做功，W>0，即W为正值；

系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W<0，即W为负值。

外界对系统传递热量，也就是系统________________热量，Q>0，即Q为正值。

外界对系统吸收热量，也就是系统对外界放出热量，Q<0，即Q为负值。

系统内能增加，

U>0，即

U为正值；

系统内能减少，

U<0,即

U为负值。

（2）对于理想气体来说，只要________不变，则内能不变。

（3）热力学第二定律

热力学第二定律的表述：

①不可能使热能由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化（按热传导的_________性表述。

）②不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化（按机械能和_________转化过程的方向性表述）。

③第二类永动机是________的。

思路和方法

1．两种微观模型

（1）球体模型（适用于固、凝体）：

一个分子的体积

——分子的__________________

（2）立方体模型（适用于气体）：

一个分子平均占据空间：

——分子间的__________________

自测自查

1．下列说法中正确的是

A．布朗运动是液体分子的坛，它说明分子永不停息地做无规则运动

B．当分子间距等于r0时，分子势能一定为零

C．温度相同时，分子质量不同的两种气体，其分子的平均动能不相同

D．满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行

2．下列说法中正确的是

A．布朗运动就是液体分子的无规则运动

B．固体不容易被压缩是因为分子间只存在斥力

C．内燃机可以把内能全部转化为机械能

D．给物体加热，物体的内能不一定增加

3．当两个分子间距为r0时，恰好分子间相互作用力为零。

以下说法正确的是

A．当分子间距为r0时，分子间引力和斥力同时为零

B．当分子间距从r0增大到10r0时，分子间引力和斥力同时增大

C．当分子间距从r0增大到10r0时，分子间引力和斥力同时减小

D．当分子间距从r0增大到10r0时，分子间作用力一直在减小

4．

（1）空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105J，同时气体的内能增加了1.5×105J。

试问，此压缩过程中，气体________（填“吸收”或“放出”）的热量等于_____________J。

（2）若一定质量的理想气体分别按图示的三种不同过程变化，其中表示等压变化的是________（填“A”“B”或“C”），该过程中气体的内能__________（填“增加”“减少”或“不变”）

（3）设想将1g水均匀分布在地球表面上，估算1cm2的表面上有多少个水分子？

（已知1mol水的质量为18g，地球的表面积约为5×1014m2，结果保留一位有效数字）

5.如图所示，喷雾器内有10L水，上部封闭有1atm的空气2L.关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L（设外界环境温度一定，空气可看作理想气体。

（1）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上解释气体压强变化的原因；

（2）打开喷雾阀门，喷雾地程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？

简要说明理由。

重点热点透析

题型1有关热学的基本内容的理解

例1．

（1）以下有关热学内容的叙述，其中正确的是（）

A．在两分子间距离增大的过程中，分子间的作用力一定减小

B．用N表示阿伏加德罗常数，M表示铜的摩尔质量，

表示铜的密度，那么一个铜原子所占空间的体积可表示为M/

N

C．容器中的气体以器壁的压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁而产生的

D．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动

E．即使没有漏气，也没有摩擦的能量损失，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能

F．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力

G．晶体一定具有规则形状，具有各向异性的特征

（2）晶体一定具有规则形状，由初始状态A开始，按图示的箭头方向所示方向进行状态变化，最后又回到初始状态A，即A→B→C→A，这一过程称为一个循环。

①由A→B，气体的分子平均动能___________；由B→C，气体的内能________（填“增加”、“减小”或“不变”。

）

②根据分子动理论（等压变化的微观解释），简要分析C→A过程，压强不变的原因。

复习指导

由于热学知识比较琐碎,而且要求都为I级,因此像例题一样,知识点以选择题的形式进行拼盘考查多个知识点的可能性很大,因此,在考前复习中同学们要看好教材,熟记一些概念和规律。

强化练习1以下说法中正确的是（）

A．熵是物体内分子运动无序程度的量度

B．在轮胎爆裂这一短暂过程中，气体膨胀，温度下降

C．满足能量守恒定律的客观过程并不都是可以自发进行的

D．从单一热源吸取热量，使之全部变成有用的机械功是不可能的

E．布朗运动是液体分子的运动，所以它能说明分子永不停息地做无规则运动

F．分子间的距离

存在某一值

，当

大于

时，分子间斥力大于引力，当

小

于

时斥力小于引力。

题型2热力学定律的理解

例2

（1）一定量的气体从外界吸收了4.7×105J的热量，同时气体对外做功2.5×105　J的热量，同时气体对外做功2.5×105　J，则气体的内能增加了______J.

（2）热力学第二定律有两种表述，一种是克劳修斯表述，另一种叫开尔文表述，请你写出开尔文表述：

______________________________________________。

规律总结

应用热力学第一定律的关键是熟记符号法则：

①Q>0，吸热：

Q<0，放热。

②W>0，外界对物体做功；W<0，物体对外界做功；③

U>0，内能增加；

U<0，内能减少。

[强化练习2]（2008·徐州模拟）若对一定质量的理想气体做1500J的功，可使其温度升高5oC，改用热传递的方式，使气体温度同样升高5oC，那么气体应吸收______J的热量，如果对该气体做了2000J的功，其温度升高了8oC，表明该过程中，气体还_________（填“吸收”或“放出”）热量_________J。

题型3气体状态方程的应用

例3（2008·济南模拟）（8分）一定质量的理想气体通过如图7－4所示的状态变化过程，由状态A变化到状态D，若状态A的体积为1m3，（状态B和状态C的压强均不能从图中直接读出）求：

（1）状态B的压强。

（2）状态D的体积。

（3）该气体由状态A到状态B的变化过程中是吸热还是放热？

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又由于VA=VB=1m3，VC=VD（1分）

由以上各式得VD=3m3（1分）

（3）状态A到状态B，气体体积不变，温度升高，由

U1=W+Q可知该气体吸热。

（2分）

答案

（1）

（2）3m3（3）吸热

规律总结：

1．在应用理想气体状态方程解决问题时，首先要搞清气体能否看成理想气体模型，并且要注意热学变化过程中的条件（等温、等压和等容）。

基本思路是：

确定研究对象求压强，列气态方程求未知量。

2．理想气体（忽略了分子间的势能）热量传递情况的分析思路：

（1）由体积变化分析气体做功情况：

体积膨胀，气体对外做功，气体被压缩，外界对气体做功。

（2）由温度变化判断气体内能变化：

温度升高，气体内能增加；温度降低，气体内能减小。

（3）由热力学第一定律

U＝W+Q判断气体是吸热还是放热。

[强化练习3]（2008·海南）

（1）下列关于分子运动和热现象的说法正确的是

A．A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之问存在势能的缘故

B．一定量100~3的水变成100~3的水蒸气，其分子之间的势能增加

C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热

D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大

E．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和

F．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加

（2）如图7－5所示，一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封，上端封闭但留有一抽气孔，管内下部被活塞封住一定量的气体（可视为理想气体），气体温度为T1，开始时，将活塞上的气体缓慢抽出，当括塞上方的压强达到

时，活塞下方气体的体积为V1，活塞上方玻璃管的容积为2.6V1．活塞因重力而产生的压强为0.5

．继续将活塞上方抽成真空并密封．整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变，然后将密封的气体缓慢加热．求：

①活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度．

②当气体温度达到1.8T1时气体的压强．

例4．已知金刚石的密度为3．5×103kg／ma，在体积为5．7×10-8m3的小块金刚石中，含有多少个碳原子?

设金刚石中碳原子是紧密地排列在一起的，估算碳原子体积的大小?

已知阿伏加德罗常数NA一6．0×1023mol-1．

规律总结

1．对液体、固体来说，微观模型是：

分子紧密排列，将物质的摩尔体积分成NA等份，每一等份就是一个分子；在估算分子走私时，设想分子是一个一个紧挨的小球；在估算分子间距离时，设想每一个分子是一个正立方体，正立方体的边长即为分子间距离。

2．气体分子不是紧密排列的，所以上述模型对气体不适用，但上述模型可以用来估算分子平均距离。

【强化练习4】（2008·潍坊模拟）有一块防水仪表，密封性能良好，表内外压强差超过6．0×104Pa时表盘玻璃将爆裂。

某运动员携带此表攀登珠峰，山下温度为27℃，表内气压为1．0×105Pa．气体的摩尔体积为V．登上珠峰时，表盘玻璃发生爆裂，此时山上气温为一23℃．表内气体体积的变化可忽略不计．阿伏加德罗常数为NA．

（1）写出表内气体分子间距的估算表达式．

（2）分析说明表盘玻璃是向外还是向内爆裂，并求山顶大气压强是多少?

（结果保留两位有效数字）

备考能力提升

1．（2008·南通、扬州、泰州联考）如图7—6所示，一气缸竖直放置，用一质量为m的活塞在缸内封闭了一定量的理想气体，在气缸的底部安装有一根电热丝，用导线和外界电源相连，已知气缸壁和活塞都是绝热的，气缸壁与活塞间接触光滑且不漏气．现接通电源，电热丝对缸内气体缓慢加热．

（1）关于气缸内气体，下列说法正确的是（）

A．单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少

B．所有分子的速率都增加

C．分子平均动能增大

D．对外做功，内能增加

（2）设活塞横截面积为S，外界大气压强为

，电热丝热功率为P，测得通电t时间内活塞缓慢向上移动高度h，求：

①气缸内气体压强的大小．

②t时间缸内气体对外所做的功和内能的变化量．

2．（2008·南京模拟）

（1）分析判断以下说法的正误，在相应的号内打“√”或“×”．

A．用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙（）

B．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同（）

C．夏天荷叶上小水珠呈球状，是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故（）

D．自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性（）

（2）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，有下列操作步骤，请补充实验步骤C的内容及实验步骤E中的计算式：

A．用滴管将浓度为O.05%的油酸酒精溶液逐滴滴人量筒中，记下滴入1mL的油酸酒精溶液的滴数N

B．将痱子粉末均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05％的油酸酒精溶液，逐滴向水面上滴入，直到油酸薄膜表面足够大，且不与器壁接触为止，记下滴人的滴数n

C．_______________________________________________

D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长1cm的正方形为单位，计算出轮廓内正方形的个数m

E．用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径d=___cm

（3）如图7—7所示，绝热隔板S把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，S与气缸壁的接触是光滑的．两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b．气体分子之间相互作用可忽略不计．现通过电热丝对气体a缓慢加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡状态．试分析a、b两部分气体与初状态相比，体积、压强、温度、内能各如何变化?

3．（2008·江苏考前模拟）

（1）一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，则在此过程中（）

A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加，温度变高

B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少。

温度变低

C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加。

温度变高

D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少，温度变低

（2）分别以p、V、T表示气体的压强、体积、温度．一定质量的理想气体，其初始状态表示为（

、

、

），若分别经历如下两种变化过程：

①从（

、

、

）变为（

、

、

）的过程中，温度保持不变，体积变大．

②再由（

、

、

）变为（

、

、

），此过程中压强保持不变，体积变小为初始体积在上述两种变化过程中，则下列说法不正确的有（）

A．第一过程对外做功、吸热

B．第二过程对内做功、放热

C．全程气体对外做功

D．全程不对内做功，也不对外做功

（3）估算标准状态下理想气体分子间的距离（写出必要的解题过程和说明，结果保留两位有效数字）

4．（2008·韶关模拟）某压力锅结构如图7—8所示，盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．已知大气压强P随海拔高度H的变化满足

＝

（1一aH），其中常数a>0，随海拔高度H的增大，大气压强

（填“增大”、“减小”或“不变”），阀门被顶起时锅内气体压强（填“增大”、“减小”或“不变”），结合查理定律分析可知，在不同海拔高度使用压力锅‘，阀门被顶起时锅内气体的温度随着海拔高度的增加而．（填“升高”、“降低”或“不变”）

5．（2008·苏、锡、常、镇模拟）

（1）以下是有关热学内容的若干叙述：

A．布朗运动虽然不是液体分子的运动，但是它可以说明分子在永不停息地做无规则运动

B．给自行车轮胎打气，越来越费力，主要是由于打气过程中分子间斥力逐渐增大，引力逐渐减小的缘故

C．系统的熵只能增大或不变，不可能减小

D．通常情况下，一定质量的理想气体在等温膨胀的过程中，既不吸热，也不放热

E．非晶体的结构跟液体非常类似，可以看作是粘滞性极大的液体

A．气体分子的平均动能逐渐增大

B．单位时间气体分子对活塞撞次数增多

C．单位时间气体分子对活塞的冲量保持不变

D．气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量

（2）如图7－10所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿气缸无摩擦地滑动，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，沙子倒完了，活塞下降了h/4。

再取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞上表面上，外界大气的压强和温度始终保持不变，求此次沙子倒完时活塞气缸底部的高度。

9．（2008·泰安模拟）某同学用吸管吹出一球形肥皂泡，开始时，气体在口腔中的温度为37℃，压强为1．1标准大气压，吹出后的肥皂泡体积为0.5L，温度为0℃。

（1）肥皂泡吹成后，比较肥皂泡内、外压强的大小，并简要说明理由．

（2）肥皂泡内、外压强差别不大，均近似等于l标准大气压，试估算肥皂泡内的气体分子个数．

（3）肥皂泡内压强近似等于1标准大气压，求这部分气体在口腔内的体积．

10．如图7—11所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再从

状态B变化到状态C．已知状态A的温度为480K．求：

（1）气体在状态C时的温度．

（2）试分析从状态A变化到状态B的整个过程中，气体是从外界吸收热量还是放出热量．

专题过关测评

1．（2008·鄂州模拟）如图7一l所示，活塞将封闭在气缸内的气体分成甲、乙两部分，气缸、括塞（连同拉杆）都是绝热的，气缸与活塞之间光滑且不漏气，活塞处于平衡状态．用E甲、E乙分别表示甲、乙两部分气体图7—1的内能，用

、

分别表示甲、乙两部分气体的压强．则在用力将拉杆缓慢向右推动的过程中（）

A．E甲、E乙都不变，

、

B．E甲减小、E乙增大，

<

C．E甲、E乙之和不变，

<

D．E甲、E乙之和增加，

=

2．（2008·成都模拟）夏天，如果自行车内胎充气过足，又在阳光下曝晒（曝晒过程中内胎容积几乎不变），很容易“爆胎”．关于这一现象，下列说法正确的是（）

A．在“爆胎”前的过程中，随着温度升高，车胎内气体压强将增大

B．在“爆胎”前的过程中，随着温度升高，车胎内气体将向外放出热量

C．“爆胎”是车胎内分子分布密度增大，气体分子间斥力急剧增大造成的

D．“爆胎”是车胎内温度升高，每个气体分子的动能都急剧增大造成的

3．（2008·福州模拟）下列说法正确的是（）

A．布朗运动是液体分子的无规则运动

B．液体很难被压缩的原因是：

当液体分子的距离减小时，分子间的斥力增大，分子间的引力减小，所以分子力体现为斥力

C．热力学第二定律告诉我们：

温度能够自发地从高温物体传到低温物体

D．物体的内能大小与温度、体积和物质的量三者有关

4．（2008。

重庆模拟）如图7—2所示，带有活塞的气缸中，封闭一定质量的理想气体，将一个半导体热敏电阻R置于气缸中，热敏电阻与容器外的电源E和电流表A组成闭合回路，气缸和活塞具有良好的绝热（与外界无热交换）性能，活塞处于自由状态，且与缸壁间无摩擦．若发现电流表的读数增大时，以下判断错误的是（）

A．气体压强一定增大

B．气体体积一定增大

C．气体一定对外做功

D．气体内能一定增加

5．（2008·韶关模拟）对于分子动理论和物体内能理解，下列说法正确的是（）

A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大

B．一定质量的理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热交换

C．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动

D．扩散现象说明分子间存在斥力，也能够说明分子之间存在空隙

6．（2008·太原模拟）下列说法正确的是（）

A．机械能全部变成内能是不可能的

B．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的

C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体

D．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功而不引起其他变化是不可能的

7．（2008·广州模拟）一定质量的理想气体，经过图7—3所示的由A经B到C的状态变化．设状态A的温度为300K．则：

状态c的温度Tc＝K；如果由A经B到C的状态变化的整个过程中，气体对外做了400J的功，气体的内能增加20J，则这个过程气体（填“吸收”或“放出”）J的热量．

8．（2008。

南通模拟）关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是．

A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积

B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显

C．一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大

D．一定温度下。

饱和汽的压强是一定的

E．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律

F．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间只有引力，没有斥力，所以液体表面具有收缩的趋势

9．（2008·山东调研）给体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60oC的热水和0℃的冷水（如图7—4所示）．

（1）关于温度，下列说法中正确的是

A．温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大

B．温度越高，布朗运动越显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著

C．A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大

D．由于A、B两瓶水体积相等，所以A、B两瓶水中分子间的平均距离相等

（2）若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫，而且热量只能由瓶传到瓶，由此可进一步认识到热力学第二定律的实质是．

10．（2008·南通模拟）如图7—5所示

－V图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，吸收热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中外界对气体做功200J．求：

（1）ACB过程中气体的内能是增加还是减