分子动理论气体及热力学定律-课件

专题八分子动理论气体及热力学定律热点追踪

(难度中等，命题指数★★★★★。复习目标：保本必会)

201820192020选修3－3T12A：(1)相对湿度、饱和汽(2)气体分子运动规律(3)V－T图象、热力学定律T13A：(1)理想气体的微观解释(2)表面张力、分子势能Ep－r图象(3)p－V图象、热力学第一定律T13：(1)非晶体(2)饱和汽(3)

图象及热力学定律重要考点分子动理论与统计观点、固体、液体与气体、热力学定律与能量守恒重要方法估算法、图象法、守恒思想要点再现1.(多选)(2019·江苏卷)在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体(

) A.分子的无规则运动停息下来 B.每个分子的速度大小均相等

C.分子的平均动能保持不变 D.分子的密集程度保持不变解析分子永不停息地做无规则运动，A错误；气体分子之间的碰撞是弹性碰撞，气体分子在频繁的碰撞中速度变化，每个分子的速度不断变化，B错误；理想气体静置足够长的时间后达到热平衡，气体的温度不变，分子的平均动能不变，C正确；气体体积不变，则分子的密集程度保持不变，D正确。答案

CD2.(多选)(2020·江苏卷)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有(

) A.没有固定的熔点 B.天然具有规则的几何形状 C.沿不同方向的导热性能相同 D.分子在空间上周期性排列

解析玻璃是非晶体，没有固定的熔点，也没有规则的几何形状，具有各向同性的特点，其分子在空间上的排列也是杂乱无章的，故A、C正确，B、D错误。

答案

AC3.(2019·江苏卷)如图1所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的绝热过程(气体与外界无热量交换)，其中B→C过程中内能减少900J。求A→B→C过程中气体对外界做的总功。解析

A→B过程W1＝－p(VB－VA)B→C过程，根据热力学第一定律W2＝ΔU则对外界做的总功W＝W1＋W2代入数据得W＝－1500J答案－1500J图1解析

A→B过程，外界对气体做的功W1＝p(VA－VB)B→C过程W2＝0根据热力学第一定律得ΔU＝(W1＋W2)＋QA和C的温度相等ΔU＝0代入数据解得Q＝2×105J答案

2×105J靖宸图21.分子动理论、内能分子动理论2.两种微观模型【例1】

(多选)(2020·南京市、盐城市第二次模拟)下列说法中正确的是(

) A.随着分子间距离的增大，分子间相互作用的斥力可能先减小后增大 B.压强是组成物质的分子平均动能的标志 C.在真空和高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素 D.液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性解析随着分子间距离的增大，分子间相互作用的斥力减小，选项A错误；温度是组成物质的分子平均动能的标志，选项B错误；在真空和高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素，选项C正确；液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，选项D正确。答案

CD【变式1】

(2020·江苏三校联考)某容器容积为V，充入氮气的密度为ρ，摩尔质量M，阿伏伽德罗常数NA。则容器中氮气分子的总个数为________；氮气分子间的平均距离为________。解析由题可知，气体的物质的量为所以气体分子数为由上述可得，单个分子的体积为假定分子所占体积为立方体，则分子间距离r为【变式2】

(2019·江苏卷)由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为________(选填“引力”或“斥力”)。分子势能Ep和分子间距离r的关系图象如图3所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中________(选填“A”“B”或“C”)的位置。解析水滴表面层使水滴具有收缩的趋势，因此水滴表面层中，水分子之间的作用力为引力；水分子之间，引力和斥力相等时，分子间距r＝r0，分子势能最小；当分子间表现为引力时，分子间距离r>r0，因此小水滴表面层中水分子Ep对应于位置C。答案引力C图3【变式3】

(2020·高邮市高三调研)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图4所示)，测得油膜占有的正方形小格个数为X。图4(1)用以上字母表示一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为________。(2)油酸分子直径约为________。固体和液体1.晶体和非晶体比较晶体非晶体单晶体多晶体形状规则不规则不规则熔点固定固定不固定特性各向异性各向同性各向同性2.液晶的性质

液晶是一种特殊的物质，既可以流动，又可以表现出单晶体的分子排列特点，在光学、电学物理性质上表现出各向异性。3.液体的表面张力

使液体表面有收缩到球形的趋势，表面张力的方向跟液面相切。【例2】

(多选)(2020·连云港市老六所四星模拟)下列说法正确的是(

) A.雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力 B.布朗运动反映了悬浮颗粒中分子运动的不规则性 C.充气后气球会膨胀，这是由分子斥力造成的 D.单晶体的某些物理性质具有各向异性，而多晶体和非晶体都是各向同性的解析雨滴表面由于表面张力作用，雨滴表面收缩，不容易穿过雨伞缝隙，A正确；布朗运动反映了液体分子运动的不规则性，B错误；充气后气球会膨胀，这是气体压强造成的，与分子间作用力无关，C错误；单晶体的某些物理性质具有各向异性，而多晶体和非晶体都是各向同性的，D正确。答案

AD【变式4】

(多选)下列说法正确的是(

) A.即使水凝结成冰后，水分子的热运动也不会停止 B.将一块晶体敲碎，得到的小颗粒也是晶体 C.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变

解析即使水凝结成冰后，水分子的热运动也不会停止，分子在做永不停息的无规则热运动，选项A正确；将一块晶体敲碎，得到的小颗粒也是晶体，选项B正确；由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，例如，碳元素可以构成石墨和金刚石，石墨与金刚石物理性质完全不同，选项C正确；在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，分子平均动能保持不变，但是分子势能增大，内能增大，选项D错误。

答案

ABC【变式5】

(多选)(2020·苏北四市高三调研)下列说法正确的有(

) A.液体的分子势能与体积无关 B.单层云母片导热性能具有各向同性 C.分子间的引力和斥力都随分子间距的减小而增大 D.当液晶中电场强度不同时，液晶表现出光学各向异性

解析分子势能是分子间因为相对位置的变化而具有的能，分子力间的距离与分子的体积有关，因此液晶的分子势能与体积有关，故A错误；云母片是单晶体，单晶体表现为各向异性，B错误；分子间的引力f引和斥力f斥随着分子间距离的减小而增大，都随分子间距的增大而减小，C正确；根据液晶的特点可知，液晶在光学和电学性质上表现出各向异性，故D正确。

答案

CD气体实验定律2.一定质量理想气体的各种特征变化图象图象名称p－V图象图象p－T图象V－T图象图象特征图象意义如果图线是双曲线，表示等温变化过原点的直线表示等温变化过原点的直线表示等容变化过原点的直线表示等压变化3.气体分子运动的特点 (1)分子做无规则的运动，速率有大有小，且时时变化，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布； (2)温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，分子的平均速率将增大，但速率分布规律不变。【例3】

[2020·苏、锡、常、镇四市调研(一)](1)如图5为某同学设计的一个温度计，一金属球形容器上部有一开口的玻璃管，玻璃管内水银柱封闭着一定质量的理想气体，外界大气压保持不变，当水银柱缓慢上升时，容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力________(填“增大”“不变”“减小”)，气体对外做功________(填“大于”“等于”“小于”)吸收的热量。(2)在(1)中，如果玻璃管内部横截面积为S，当外界热力学温度为T1时，空气柱长度为l1，现把容器浸在热力学温度为T2的热水中，空气柱长度变为l2，不计容器的热胀冷缩，试求该容器球形部分内部的容积V_____________________。图5解析

(1)当水银柱缓慢上升时，说明玻璃管的理想气体等压膨胀，所以容器内壁的单位面积上受到气体分子的平均作用力不变。等压膨胀，温度升高，内能增大，根据ΔU＝Q＋W可知，气体对外做功小于吸收的热量。【变式6】

(2020·南京市、盐城市第二次模拟)水银气压计的工作原理如图6所示，若某水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空，当实际大气压相当于768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有750mm，此时管中的水银面到管顶的距离为80mm。当这个气压计的读数为740mm水银柱时，实际的大气压相当于多高水银柱产生的压强？设温度保持不变。解析对上面封闭的气体，初态p1＝768mmHg－750mmHg＝18mmHg，V1＝80S末态p2＝(p－740)mmHg，V2＝90S根据玻意耳定律p1V1＝p2V2，解得p＝756mmHg答案

756mmHg图6热力学定律热力学第一定律：ΔU＝Q＋W。不消耗能量却可源源不断对外做功的机器叫永动机，并称为第一类永动机。失败原因：违背能量守恒定律。【例4】

(2020·苏北四市第一次调研)如图7所示，用隔板将一密闭绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸，该过程气体的内能________(选填“增大”“减小”或“不变”)；待气体状态达到稳定后，缓慢推压活塞至原隔板处，该过程中，气体温度________(选填“升高”“降低”或“不变”)。图7解析抽开隔板时，气体体积变大，但是右方是真空，气体不对外做功，绝热气缸又没有热传递，则根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，气体的内能不变；气体被压缩的过程中，外界对气体做功(W>0)，绝热气缸没有热传递(Q＝0)，根据ΔU＝Q＋W可知，气体内能增大，气体分子的平均动能变大，则温度升高。答案不变升高图8【变式7】

(2020·南京市、盐城市第二次模拟)一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p－V图象如图8所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。状态M、N的温度分别为TM、TN。则TM________TN(选填“>”“<”或“＝”)，在过程1、2中气体对外做功分别为W1、W2，则W1________W2(选填“>”“<”或“＝”)。解析在1的过程中，从M到N，体积变大，对外做功，由于与外界无热交换，可知内能减小，温度降低，即TM>TN；根据W＝pΔV可知气体对外做功等于p－V图象与坐标轴围成的面积大小