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热学第一轮复习 汾阳中学白建新2005年12月 知识结构体系 分子动理论 热和功物体的内能 物质是由大量分子组成的 分子在做永不停息的无规则运动 分子间存在有相互作用的引力和斥力 物体的内能 所有分子动能和分子势能的总和 改变内能的两种方式 做功 热传递 热力学定律 热力学第一定律 热力学第二定律 第一单元分子热运动 能量守恒 气体 1 备考目标 1 知识目标 2 能力目标 通过分子大小和分子质量的估算 培养抽象思维能力及综合分析问题的能力 通过对分子间相互作用力及分子势能的规律的认识 培养分析推理的能力 通过定性分析气体的状态变化 培养抽象思维与推理的能力 问题探究 1 在微观量的估算中 应如何建立分子模型 液体 固体分子可建立什么模型 气体分子可建立什么模型 2 布朗运动与其周围液体分子的运动 自身分子的运动有何关系 3 物体为什么能够被压缩 但又不能无限地被压缩 为什么拉断任何物体都要用力 4 如图所示 厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针 另一端有一可移动的胶塞 用卡子卡住 用打气筒慢慢向容器内打气 当容器内压强增大到一定程度时 打开卡子 胶塞被气体冲出容器口后 温度计示数如何变化 为什么 分子110201 swf 分子动分子运动论 swf 1 有关布朗运动的说法中 正确的是 液体的温度越低 布朗运动越显著 液体的温度越高 布朗运动越显著 悬浮微粒越小 布朗运动越显著 悬浮微粒越大 布朗运动越显著 A B C D 正确答案 B 相互作用分子间的相互作用 swf 2 两个分子甲和乙相距较远 此时它们之间的分子力可以忽略 设甲固定不动 乙逐渐向甲靠近 直到不能再靠近的整个过程中A 分子力总是对乙做正功 分子间相互作用的势能总是减小 B 乙总是克服分子力做功 分子间相互作用的势能总是增加 C 先是乙克服分子力做功 然后分子力对乙做正功 分子间相互作用的势能是先增加后减小 D 先是分子力对乙做正功 然后乙克服分子力做功 分子间相互作用的势能是先减小后增大 正确答案 D 3 对于一定质量的某种理想气体 如果与外界没有热交换 则有 若气体分子的平均动能增大 则气体的压强一定增大 若气体分子的平均动能增大 则气体的压强一定减小 若气体分子的平均距离增大 则气体的平均动能一定增大 若气体分子的平均距离增大 则气体分子的平均动能一定减小 A B C D 正确答案 B 正确答案 AD 4 有关物体的内能 以下说法正确的是 A 1g0 水的内能比1g0 冰的内能大 B 电流通过电阻后电阻发热 它的内能增加是通过 热传递 方式实现的 C 气体膨胀 它的内能一定减少 D 橡皮筋被拉伸时 分子间势能增加 正确答案 BD 5 下列说法中正确的有 A 热量能够从高温物体传到低温物体 但不能从低温物体传到高温物体 B 热量能够从高温物体传到低温物体 也可能从低温物体传到高温物体 C 机械功可以全部转化为热量 但热量不可能全部转化为机械功 D 机械功可以全部转化为热量 热量也可能全部转化为机械功 一 分子运动论内容 1 物质是由大量的分子组成的 2 分子在作永不停息无规则的热运动3 分子之间存在相互作用的引力和斥力 1 物体是由大量的分子组成的a 分子是具有各种化学性质的最小粒子b 分子大小 分子直径数量级10 10米分子质量 一般为10 26千克测定方法 单分子油膜 离子显微镜观测法c 阿佛加德罗常数 N 6 02 1023个 摩一摩尔任何气体在标准状况下体积为22 4升d 摩尔质量M 分子质量m 则M mN 分子大小的估测 油膜法 油膜法油膜法测分子直径 swf 1 实验中为什么要待容器中的水稳定后再进行实验 2 油酸分子直径的数量级在10 10m 有位同学的测量结果远大于这个数量级 试分析可能的原因 3 根据你的体会 试述做好本实验应该注意的几个问题 或影响实验结果的因素 答案要点 油酸酒精溶液的浓度过大 水槽过小 痱子粉撒得过厚等 答案要点 水是否静止 油酸酒精溶液的浓度是否合适 测液滴的体积时滴得是否均匀 痱子粉撒得厚薄是否合适等 案例1 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油在水面上形成油膜 已知这滴油的体积为V 0 3 10 3cm3 形成油膜的面积S 0 5m2 油的摩尔质量M 0 1kg mol 把油膜看成单分子层 每个分子看成球形 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 案例2 在做 用油膜法估测分子的大小 实验中 油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL 用注射器测得1mL上述溶液中有液滴50滴 把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里 待水面稳定后 将玻璃板放在浅盘上 在玻璃板上描出油膜的轮廓 随后把玻璃板放在坐标纸上 其形状如右图8 2 1所示 坐标中正方形小方格的边长为20mm 求 1 油酸膜的面积是多少 2 每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少 3 根据上述数据 估测出油酸分子的直径是多少 分子模型 1 液体 固体分子间隔略去不计的微观模型 球型或立方体型 2 气体分子的均匀模型 气体分子平均占有一个立方体空间 设气体摩尔体积为V0 每个气体分子所占有的空间体积的立体棱长就等于相邻两气体分子间的距离L 故L 2 分子热运动布朗运动 悬浮在液体 或气体 中的小颗粒的无规则运动 说明 a 是固体颗粒的运动 反映分子的无规则的运动 b 颗粒越小布朗运动越显著c 温度越高布朗运动越显著原因 各个方向液体分子对粒子冲力不平衡引起的 3 分子间的相互作用力a 分子间同时存在引力和斥力 分子力是它们的合力 分子力是短程力 b 分子力随距离变化关系r r0时 F引 F斥 分子力为零 r r0时 F引 F斥 分子力表现为斥力r r0时 F引 F斥 分子力表现为引力引力和斥力都随分子间距离的增大而减小 但斥力比引力减小得更快 二 内能1定义 物体里所有分子的动能和势能的总和 a 温度是分子平均动能的标志 温度越高分子的平均动能越大 b 分子势能和分子间的距离有关系 r r0时 r增大Ep也随之增大 r r0时 r减小Ep也随之增大 2 物体的内能 1 分子动能 与温度有关温度是分子平均动能的标志 2 分子势能 与体积有关 3 物体的内能所有的分子动能和分子势能的总和 做功和热传递都可以改变物体的内能 决定物体内能的是 温度 体积 分子总数 三 能的转化和守恒定律1内容 能量既不能凭空产生 也不能凭空消失 它只能从一种形式转化为别的形式 或者从一个物体转移到别的物体 2能源的利用过程 实质上是能量的转化或转移过程 常规能源 煤 石油 天然气等 新能源 核能 太阳能 地热能 海洋能等 热力学第一定律 U Q W 注意各物理量符号的含义 在19世纪早期 不少人沉迷于一种神秘机械 这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来 之后不再需要任何动力和燃料 却能自动不断地做功 在热力学第一定律提出之前 人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论 这种不需要外界提供能量的永动机称为第一类永动机 第一类永动机 热力学第二定律 热传导的方向性 不可能使热量由低温物体传递到高温物体 而不引起其他变化 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 第二类永动机不可能制成 第二类永动机 不少人开始企图从单一热源 比如从空气 海洋 吸收能量 并用来做功 将热转变成功 并没有违背能量守恒 如果能够实现 人类就将有了差不多取之不尽的能源 地球上海水非常丰富 热容很大 仅仅使海水的温度下降1 释放出来的热量就足够现代社会用几十万年 从海水中吸取热量做功 则航海不需要携带燃料 这种机械被人们称为第二类永动机 1 克劳修斯 Clausius 的表述 热量由低温物体传给高温物体而不引起其它变化是不可能的 热量从高温传到低温处的过程可自发进行 反之 热量从低温传到高温处虽可以进行 但有条件 如通过制冷机将热从低温处转到高温处 除了这部分能量转化之外 必然引起其它变化 就是还要消耗电功变成热 就是说 使热量从低温向高温转移的同时 需消耗另一部分功 变成为热 2 开尔文 Kelvin 的表述 从单一热源取出热使之完全变为功 而不发生其它变化是不可能的 这种说法的意思是从功转变成热 可不引起其它变化 如摩擦生热 机械功完全转成热而不发生其它变化 但是其反过程 将热变成功 除了这些能量转换外 必然引起其它变化 否则就不能发生 练习 1 下列说法正确的是 A 布朗运动反映了大量分子的无规律运动 B 布朗通过显微镜观察到了分子的运动 C 布朗运动随温度的升高而越加剧烈 D 布朗运动随温度的升高而越加缓慢 正确答案 AC 练习 2 两个分子相距为r1时 分子间的相互作用力表现为引力 相距为r2时 分子间的相互作用力表现为斥力 则分子A 相距为r1时分子间的引力大于相距为r2时的引力 B 相距为r1时分子间的斥力大于相距为r2时的斥力 C 相距为r2时分子间的斥力大于相距为r1时的引力 D 相距为r1时的引力大于相距为r2时的斥力 正确答案 C 练习 3 同质量的氧气和氢气温度相同 下列说法正确的是 A 两种气体的分子势能一定相等B 两种气体的分子平均动能一定相等 C 每个氧分子的动能都比氢分子的动能大D 每个氧分子的速率都比氢分子的速率大 正确答案 B 练习 4 对液体和固体来说 如用M表示摩尔质量 m表示分子质量 表示物质密度 V0表示摩尔体积 V表示分子体积 NA表示阿伏加德罗常数 那么反映这些量之间关系的下列各式中 正确的是 A NA B NA C V D NA m V0 正确答案 B 练习 5 用r表示两个分子间的距离 Ep表示两个分子间相互作用的势能 当r r0时两分子间斥力等于引力 设两分子间距离很远时Ep 0 则 当r r0时 Ep随r的增大而增加 当r r0时 Ep随r的减小而增加 当r r0时 Ep不随r而变 当r r0时 Ep 0 A B C D 正确答案 A 练习 6 下列说法正确的是 A 热量能够从高温物体传到低温物体 但不能自发地从低温物体传到高温物体 B 功可以全部转化为热 但热不能全部转化为功 C 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 D 凡是不违反能量守恒定律的过程都一定能实现 正确答案 AC 练习 7 一个带活塞气缸内盛有一定量的气体