高考物理一轮复习 第十一章 热学（第1课时）分子动理论 热力学定律课件.ppt

第1课时分子动理论热力学定律 考点一分子直径 质量 数目等微观量的估算 一 宏观量与微观量的相互关系1 微观量 分子体积v0 分子直径d 分子质量m0 2 宏观量 物体的体积v 摩尔体积vm 物体的质量m 摩尔质量m 物体的密度 例1 2016 淄博模拟 已知某种气体的摩尔质量为m 密度为 阿伏加德罗常数为na 则该种气体中每个分子的质量为 分子的平均间距为 方法总结 微观量的求解方法 1 分子的大小 分子体积 分子质量属微观量 直接测量它们的数值非常困难 可以借助较易测量的宏观量结合摩尔体积 摩尔质量等来估算这些微观量 其中阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带 2 建立合适的物理模型 通常把固体 液体分子模拟为球形或小立方体形 气体分子所占据的空间则建立立方体模型 1 2016 临沂模拟 空调在制冷过程中 室内空气中的水蒸气接触蒸发器 铜管 液化成水 经排水管排走 空气中水分越来越少 人会感觉干燥 某空调工作一段时间后 排出液化水的体积v 1 0 103cm3 已知水的密度 1 0 103kg m3 摩尔质量m 1 8 10 2kg mol 阿伏加德罗常数na 6 0 1023mol 1 试求 结果均保留一位有效数字 1 该液化水中含有水分子的总数n 2 一个水分子的直径d 考点二分子力 分子势能与分子间距离的关系 分子力与分子势能的比较 例2 多选 2015 郑州模拟 两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动 直至不再靠近 在此过程中 下列说法正确的是 填正确答案标号 a 分子力先增大 后一直减小b 分子力先做正功 后做负功c 分子动能先增大 后减小d 分子势能先增大 后减小e 分子势能和动能之和不变 思路指引 分子间作用力是分子间引力和分子间斥力的合力 分子间距离的不同 分子间作用力有时表现为引力 有时表现为斥力 如果分力做负功 分子势能就增加 如果分力做正功 分子势能就减小 解析 分子力f与分子间距离的关系是 当rr0时 f为引力 综上可知 当两个分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变大再变小后又变大 故选项a错误 分子力为引力时 随着分子间距离的减小 分子力做正功 分子势能减小 分子力为斥力时 随着分子距离减小 分子力做负功 分子势能增大 故选项b正确 选项d错误 因为仅有分子力作用 故只有分子动能和分子势能之间转化 即分子势能减小时分子动能增大 分子势能增大时分子动能减小 其总和不变 故选项c e正确 答案 bce 2 多选 2016 徐州质检 如图所示是分子间引力或斥力大小随分子间距离变化的图象 由此可知 a ab表示引力图线b cd表示引力图线c 当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时 分子力一定为零d 当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时 分子势能一定最小e 当分子间距离r等于两图线交点e的横坐标时 分子势能一定为零 解析 在f r图象中 随r增加 斥力变化快 所以ab为引力图线 a对 b错 两图象相交点e为分子所受的引力和斥力大小相等 即分子间相互作用的受力平衡位置 分子力为0 分子势能最小 但不一定为0 故c d对 e错 答案 acd 考点三热力学第一定律的理解应用 1 在 u q w中 w表示做功情况 说明内能和其他形式的能可以相互转化 q表示吸热或放热的情况 说明内能可以从一个物体转移到另一个物体 而 u q w是能量守恒定律的具体体现 2 三种特殊情况 1 若过程是绝热的 则q 0 w u 外界对物体做的功等于物体内能的增加 2 若过程中不做功 即w 0 q u 物体吸收的热量等于物体内能的增加 3 若过程的始 末状态物体的内能不变 即 u 0 则w q 0或w q 外界对物体做的功等于物体放出的热量 3 温度 内能 热量 功的比较 例3 多选 2014 广东卷 用密封性好 充满气体的塑料袋包裹易碎品 如图所示 充气袋四周被挤压时 假设袋内气体与外界无热交换 则袋内气体 a 体积减小 内能增大b 体积减小 压强减小c 对外界做负功 内能增大d 对外界做正功 压强减小 3 2016 济南模拟 一定质量的气体 在从状态1变化到状态2的过程中 吸收热量280j 并对外做功120j 试问 1 这些气体的内能发生了怎样的变化 2 如果这些气体又返回原来的状态 并放出了240j的热量 那么在返回的过程中是气体对外界做功 还是外界对气体做功 做功多少 解析 1 由热力学第一定律可得 u w q 120j 280j 160j 气体的内能增加了160j 2 由于气体的内能仅与状态有关 所以气体从状态2回到状态1的过程中内能的变化量应等于从状态1到状态2的过程中内能的变化量 则从状态2到状态1的内能应减少160j 即 u 160j 又q 240j 根据热力学第一定律得 u w q 所以w u q 160j 240j 80j 即外界对气体做功80j 答案 1 增加了160j 2 外界对气体做功80j 考点四对热力学第二定律的理解 1 在热力学第二定律的表述中 自发地 不产生其他影响 的涵义 1 自发地 指明了热传递等热力学宏观现象的方向性 不需要借助外界提供能量的帮助 2 不产生其他影响 的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成 对周围环境不产生热力学方面的影响 如吸热 放热 做功等 2 热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述 都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性 进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 3 热力学过程方向性实例 例4 2016 秦皇岛模拟 根据你学过的热学中的有关知识 判断下列说法中正确的是 a 机械能可以全部转化为内能 内能也可以全部用来做功转化成机械能b 凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性 在热传递中 热量只能从高温物体传递给低温物体 而不能从低温物体传递给高温物体 c 尽管技术不断进步 热机的效率仍不能达到100 制冷机却可以使温度降到 293 d 第一类永动机违背能量守恒定律 第二类永动机不违背能量守恒定律 随着科技的进步和发展 第二类永动机可以制造出来 解析 机械能可以全部转化为内能 而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能 a正确 凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性 在热传递中 热量可以自发地从高温物体传递给低温物体 也能从低温物体传递给高温物体 但必须借助外界的帮助 b错误 尽管科技不断进步 热机的效率仍不能达到100 制冷机也不能使温度降到 293 只能无限接近 273 15 却永远不能达到 c错误 第一类永动机违背能量守恒定律 第二类永动机不违背能量守恒定律 而是违背了热力学第二定律 第二类永动机不可能制造出来 d错误 答案 a 4 多选 关于热力学定律 下列说法正确的是 a 为了增加物体的内能 必须对物体做功或向它传递热量b 对某物体做功 必定会使该物体的内能增加c 可以从单一热源吸收热量 使之完全变为功d 不可能使热量从低温物体传向高温物体e 功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 解析 内能的改变可以通过做功或热传递进行 故a正确 对某物体做功 若物体向外放热 则物体的内能不一定增加 b错误 在引起其他变化的情况下 从单一热源吸收热量可以将其全部变为功 c正确 在引起其他变化的情况下 可以将热量从低温物体传向高温物体 d错误 涉及热现象的宏观过程都具有方向性 故e正确 答案 ace 布朗运动与分子热运动 方法技巧思维提升 典例 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 布