高考物理复习 高效学习方略 111 热学课件.ppt

第十一章热学 考纲导航考纲展示1 分子动理论的基本观点和实验依据 2 阿伏加德罗常数 3 气体分子运动速率的统计分布 4 温度是分子平均动能的标志 内能 5 固体的微观结构 晶体和非晶体 6 液晶的微观结构 7 液体的表面张力现象 8 气体实验定律 9 理想气体 10 饱和蒸汽 未饱和蒸汽和饱和蒸汽压 11 相对湿度 12 热力学第一定律 13 能量守恒定律 14 热力学第二定律 15 要知道中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位 包括摄氏度 标准大气压 实验十二 用油膜法估测分子的大小 权威解读1 考查阿伏加德罗常数及分子大小 分子质量 分子数目等微观量的估算 2 考查分子的平均动能 热运动和布朗运动 3 分子力与分子势能的综合问题的考查 4 内能的相关因素考查 5 考查晶体和非晶体的特点及液体表面张力产生的原因 6 气体实验定律的定量计算及气体图象的考查 7 封闭气体压强的计算 8 热力学第一定律与理想气体状态方程定性分析的综合考查 9 考查热力学第二定律 10 考查热力学定律 并与能量守恒定律相结合分析与气体有关的热现象 11 考查油膜法测分子直径大小的实验原理 操作步骤和数据的处理 10 10 10 25 10 27 油膜法 2 阿伏加德罗常数 定义 1mol任何物质所含有的相同粒子数 数值 na mol 1 2 分子热运动 1 扩散现象 定义 相互接触的能够彼此进入 这类现象叫做扩散 特点 越高 扩散越快 可在固体 气体中进行 6 02 1023 不同物质 对方 温度 液体 2 布朗运动 定义 悬浮在液体 或气体 中的微粒做的运动叫做布朗运动 产生原因 微粒受到周围液体 或气体 分子的撞击 产生了布朗运动 微粒越 撞击就越 布朗运动就越显著 温度越 布朗运动也越显著 3 热运动 分子运动叫做热运动 无规则 受力不平衡 小 不平衡 高 永不停息的无规则 3 分子间存在相互作用的引力和斥力 1 分子间有空隙气体很容易被 布朗运动 扩散现象 水和酒精混合后总体积这些事件都证明了分子间存在着 压缩 变小 空隙 2 特点 如图所示 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而 随分子间距离的减小而 但斥力比引力变化 减小 增大 快 当r r0时 分子力表现为0 当r r0时 f引 f斥 分子力表现为 当r r0时 f引 f斥 分子力表现为 当分子间距离的数量级大于10r0 10 9m 时 分子力变得很微弱 可忽略不计 f引 f斥 引力 斥力 大量分子 永不停息 引力 斥力 分子做无规则运动而具有 分子平均动能 指所有分子的动能的 分子平均动能的标志 温度 温度 分子平均动能越大 分子的平均动能与宏观上的物体运动的速度 平均值 越高 无关 2 分子势能 概念 由分子间决定的势能 相关因素 a 宏观上 分子势能的大小与有关 b 微观上 分子势能与有关 当分子间的距离r r0时 分子势能随分子间距离的增大而 当r r0时 分子势能随r的减小而 当r r0时 分子势能 相对位置 体积 分子间距离 增大 增大 最小 3 物体的内能 内能 物体中所有分子热运动的和的总和 决定因素 由 共同决定 同时受物态变化的影响 物体的内能跟物体状态无关 动能 分子势能 物质的量 温度 体积 机械运动 1 关于悬浮在液体中的固体微粒的布朗运动 下面说法中正确的是 a 小颗粒的无规则运动就是分子的运动b 小颗粒的无规则运动是固体颗粒分子无规则运动的反映c 小颗粒的无规则运动是液体分子无规则运动的反映d 因为布朗运动的激烈程度跟温度有关 所以布朗运动也可以叫做热运动 解析c悬浮在液体中的固体颗粒虽然很小 需要用显微镜来观察 但它并不是固体分子 而是千万个固体分子组成的分子团体 布朗运动是这千万个分子团体的一致行动 不能看做是分子的运动 产生布朗运动的原因是固体微粒受到周围液体分子的撞击力 由于液体分子运动的无规则性 固体微粒受到撞击力的合力也是无规则的 因此 固体微粒的运动也是无规则的 组成颗粒的固体分子既有各自特有的无规则运动 又有我们通过显微镜看到的分子团体的布朗运动 可见 小颗粒的无规则运动不能证明固体微粒分子做无规则运动 而只能说明液体分子在做无规则运动 热运动是指分子的无规则运动 由于布朗运动不是分子的运动 所以不能说布朗运动是热运动 2 关于分子间相互作用力 下列说法正确的是 a 碎玻璃不能拼合在一起 说明分子间存在斥力b 将两铅块压紧以后能连成一块 说明分子间存在引力c 水和酒精混合后总体积小于原来的体积之和 说明分子间存在引力d 固体很难拉伸 也很难被压缩 说明分子间既有引力又有斥力 解析bd物体能否拼合在一起 取决于它们能否接近到分子间作用力发生作用的范围 碎玻璃不能拼合 是由于碎片间距离太大 两铅块压紧后能连成一块 是由于铅块间缝隙已达到分子间作用力发生作用的距离 所以a选项错误 b选项正确 水和酒精混合后体积小于原来的体积之和 说明分子间有空隙 故c选项错误 固体很难被拉伸 说明分子间存在引力 也很难被压缩 说明分子间存在斥力 故d选项正确 3 关于物体的温度与分子动能的关系 正确的说法是 a 某种物体的温度是0 说明物体中分子的平均动能为零b 物体温度降低时 每个分子的动能都减小c 物体温度升高时速率小的分子数目减少 速率大的分子数目增多d 物体的运动速度越大 则物体的温度越高 解析c温度是分子平均动能的标志 温度是0 物体中分子的平均动能并非为零 因为分子无规则运动不会停止 a错 温度降低时分子的平均动能减小 并非每个分子动能都减小 b错 物体温度升高时 分子的平均动能增大 分子的平均速率增大 速率小的分子数目减少 速率大的分子数目增多 c正确 物体的运动速度增大 宏观机械能 动能 增大 但物体内分子的热运动不一定加剧 温度不一定升高 d错 4 有下列四种现象 属于扩散现象的是 海绵状塑料可以吸水 揉面团时 加入小苏打 小苏打可以揉进面团内 放一匙白糖于一杯开水中 水会变甜 把一盆盛开的腊梅放入室内 会满室生香a b c d 解析b由扩散的成因可知 对 5 利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数 把密度 0 8 103kg m3的某种油 用滴管滴出一滴在水面上形成油膜 已知这滴油的体积为v 0 5 10 3cm3 形成的油膜面积为s 0 7m2 油的摩尔质量m 0 09kg mol 若把油膜看成单分子层 每个油分子看成球形 那么 1 油分子的直径是多少 2 由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数na是多少 先列出计算式 再代入数据计算 只要求保留一位有效数字 答案 1 7 10 10m 2 6 1023mol 1 要点一宏观量与微观量及其相互关系1 固 液 气态分子模型在固体和液体分子大小的估算中通常将分子看做是一个紧挨一个的小球 或小立方体 每个分子的体积也就是每个分子所占据的空间 虽然采用正方体模型和球形模型计算出分子直径的数量级是相同的 但考虑到误差因素 采用球形模型更准确一些 对气体分子来说 由于气体没有一定的体积和形状 气体分子间的平均距离比较大 气体分子占据的空间比每个分子的体积大得多 可以忽略每个分子的空间体积 认为每个分子占据的空间是一个紧挨一个的立方体 分子间的平均距离为立方体边长 气体分子占据的空间并非气体分子的实际体积 2 微观量 分子体积v0 分子直径d 分子质量m 3 宏观量 物体体积v 摩尔体积vmol 物体的质量m 摩尔质量mmol 物体的密度 例1 2010 江苏物理 已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1 3kg m3和2 1kg m3 空气的摩尔质量为0 029kg mol 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 若潜水员呼吸一次吸入2l空气 试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数 结果保留一位有效数字 已知汞的摩尔质量为mmol 200 5 10 3kg mol 密度为 13 6 103kg m3 阿伏加德罗常数na 6 0 1023mol 1 则一个汞原子的质量 用相应的字母表示即可 一个汞原子的体积 结果保留一位有效数字 体积为1cm3的汞中汞原子的个数分别为 要点二布朗运动和分子热运动的比较 1 扩散现象直接反映了分子的无规则运动 并且可以发生在固体 液体 气体任何两种物质之间 2 布朗运动中的微粒是由成千上万个分子组成的 分子集团 例2 分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质 据此可判断下列说法中错误的是 a 显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动 这反映了液体分子运动的无规则性b 分子间的相互作用力随着分子间距离的增大 一定先减小后增大c 分子势能随着分子间距离的增大 可能先减小后增大d 在真空 高温条件下 可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素 解析b显微镜下观察到墨水中的小炭粒做布朗运动 是对液体分子无规则运动的反映 a正确 由分子力与分子间距离的关系可知 如果是分子距离从很小开始逐渐增大 则分子力由斥力逐渐减小到零 再表现为引力先增大后减小 直至减小到零 b错误 由以上过程可以分析 分子力先做正功后做负功 分子势能先减小后增大 c正确 由于分子的扩散 当然在真空 高温条件下可以向半导体材料掺入其他元素 d正确 做布朗运动实验 得到某个观测记录如图 图中记录的是 a 分子无规则运动的情况b 某个微粒做布朗运动的轨迹c 某个微粒做布朗运动的速度 时间图线d 按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线 解析d布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动 而非分子的运动 故a项错误 既然运动是无规则的 所以微粒没有固定的运动轨迹 故b项错误 对于某个微粒而言 在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的 所以无法确定其在某一个时刻的速度 故也就无法描绘其速度 时间图线 故c项错误 只有d项正确 要点三温度 内能和机械能1 对温度的理解 1 温度的意义 温度在宏观上表示物体的冷热程度 在微观上表示分子的平均动能 2 两种表示方法 摄氏温标和热力学温标 两种温标温度的零点不同 同一温度两种温标表示的数值不同 但它们表示的温度间隔是相同的 即每一度的大小相同 t t 1 热力学温度的零值是低温极限 永远达不到 即热力学温度无负值 2 温度是大量分子热运动的集体行为 对个别分子来说温度没有意义 2 物体的内能和机械能的比较 1 物体的体积越大 分子势能不一定就越大 如0 的水结成0 的冰后体积变大 但分子势能却减小了 2 理想气体分子间相互作用力为零 故分子势能忽略不计 一定质量的理想气体内能只与温度有关 3 机械能和内能都是对宏观物体而言的 不存在某个分子的内能 机械能的说法 例3 1g100 的水和1g100 的水蒸气相比较 下列说法是否正确 1 分子的平均动能和分子的总动能都相同 2 它们的内能相同 解析由温度是分子平均动能的标志及物体内能的影响因素 即可判断 温度相同则分子的平均动能相同 又因为1g水和1g水蒸气的分子数相同 因而它们的分子总动能相同 所以 1 说法正确 当100 的水变成100 的水蒸气时 该过程吸收热量 内能增加 所以1g100 的水的内能小于1g100 的水蒸气的内能 故 2 说法错误 答案 1 正确 2 错误 规律方法 解决这类问题的依据是 1 温度相同的不同物体分子的平均动能是相等的 但平均速率不一定相等 因为不同的物质分子的质量不一定相等 2 物体内分子无规则运动的总动能等于分子的平均动能与分子数的乘积 即它与物体的温度和所含的分子数目有关 3 物体的内能除与物质的量 温度和体积有关外 还与物态有关 一颗炮弹在空中以某一速度v飞行 有人说 由于炮弹中所有分子都具有这一速度 所以分子具有动能 又由于分子都处于高处 所以分子又具有势能 因此分子的上述动能和势能的总和就是炮弹的内能 试分析这种说法是否正确 易错点不能正确理解物体的内能 例 下列说法中正确的是 a 温度低的物体内能小b 温度低的物体分子运动的平均速率小c 做加速运动的物体 由于速度越来越大 因此物体分子的平均动能越来越大d 外界对物体做功时 物体的内能不一定增加 错因剖析 错解1是没有全面考虑内能是物体内所有分子的动能和势能的总和 温度低只表示物体分子平均动能小 而不表示势能一定也小 也就是所有分子的动能和势能的总和不一定也小 所以选项a是错的 因为不同物质的分子质量不同 而动能不仅与速度有关 也与分子质量有关 单从一方面考虑问题是不够全面的 所以选项b也是错的 错解3的原因是混淆了微观分子无规则运动与宏观物体运动的差别 分子的平均动能只是分子无规则运动的动能 而物体加速运动时 物体内所有分子均参与物体的整体 有规则的运动 这时物体整体运动虽然越来越快 但并不能说明分子无规则运动的剧烈情况就要加剧 从本质上说 分子无规则运动的剧烈程度只与物体的温度有关 而与物体的宏观运动情况无关 正确解答 由于物体内能的变化与两个因素有关 即做功和热传递 内能是否改变要从这两方面综合考虑 若做功转化为物体的内能等于或小于物体放出的热量 则物体的内能不变或减少 即外界对物体做功时 物体的内能不一定增加 选项d是正确的 答案 d 1 2011 广东理综 如图所示 两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来 下面的铅柱不脱落 主要原因是 a 铅分子做无规则热运动b 铅柱受到大气压力作用c 铅柱间存在万有引力作用d 铅柱间存在分子引力作用 解析d两铅块能压合在一起 是因为铅分子间存在相互作用的分子引力 选项d正确 3 在观察布朗运动时 从微粒在a点开始计时 每隔30s记下微粒的一个位置 得到b c d e f等点 然后用直线依次连接 如图所示 则微粒在75s末时的位置 a 一定在cd的中点b 一定在cd的连线上 但不一定在cd的中点c 一定不在cd的中点d 可能在cd连线以外的某点 解析d注意这里各点的位置只是每隔30s微粒所在的位置 其连线并不是微粒的轨迹 4 当两个分子间的距离为r0时 正好处于平衡状态 下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是 a 当分子间的距离r r0时 它们之间只有斥力作用b 当分子间的距离r r0时 分子处于平衡状态 不受力c 当分子间的距离从0 5r0增大到10r0的过程中 分子间的引力和斥力都在减小 且斥力比引力减小得快d 当分子间的距离从0