高三物理-第一轮复习-热学-讲义

PAGE第12-页开心自测开心自测思路点拨题一题面：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题二题面：图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中（）A.外界对气体做功，气体内能增大B.外界对气体做功，气体内能减小C.气体对外界做功，气体内能增大D.气体对外界做功，气体内能减小题三题面：如题图所示，一淙用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（）A.转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B.转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C.转动的叶片不断搅动热水，水温升高D.叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量考点梳理与金题精讲内容要求说明1.物质是由大量分子组成的。阿伏伽德罗常数。分子的热运动、布朗运动。分子间的相互作用力。2.分子热运动的动能。温度是物体分子热运动平均动能的标志。物体分子间的相互作用势能、物体内能3.做功和热传递是改变物体内能的两种方式。热量、能量守恒定律4.热力学第一定律5.热力学第二定律6.永动机不可能7.绝对零度不可达到8.能源的开发和利用、能源的利用与环境保护9.气体的状态和状态参量、热力学温度10.气体的体积、温度、压强之间的关系11.气体分子运动的特点12.气体压强的微观意义ⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠ气体气体气体状态参量（p、V、T）气体状态的变化知识结构分子动理论物质由大量分子组成分子做永不停息的

热运动分子间存在相互的引力和斥力分子的直径和质量物体的体积和质量阿伏伽德罗常数NA扩散现象

布朗运动分子力随距离的增大而减小，且斥力变化快分子运动—动能分子间相互作用—势能温度是分子平均动能的标志分子势能与物体的

体积有关物体的内能其他物体(部分)的内能Q其他形式能量W能的转化和守恒定律分子运动的统计平均规律研究跟分子运动有关的热现象，不可能也不必要去追随每一个分子，只能根据分子集体的运动特性去确定分子运动的规律及其所反映的宏观性质，采用的是统计平均方法。比如：布朗运动的产生原因、温度的含义等，都需要从大量分子的无规则运动的统计平均意义上去解释和理解。一、分子动理论基础三个要点：1.物质是由大量分子组成的。2.分子的运动：永不停息、无规则、随着温度的升高而更剧烈。3.分子之间有相互的引力和斥力。1、物质是由大量分子组成的分子——组成物质的、具有物质化学性质的最小微粒。原子、离子、分子等。分子模型：分子球、立方体等——用于估算。固体和液体——分子紧密排列，空隙不计。气体——立方体。分子间距很大，游离状的，能充满整个容器。所以认为每个分子在正立方体空间范围活动，分子在这个正立方体的中心。分子大小的测量方法①电子显微镜观测——扫面隧道显微镜等②实验用单分子油膜法估测分子大小V——一滴油的体积S——水面上形成单分子油膜的面积分子直径的数量级：10-10m一般分子质量数量级：10-26Kg分子间有间隙。酒精和水混合总体积减小。(3)阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023个/mol反映1mol的任何物质中含有的微粒数(包括原子数、分子数、离子数等)相同。粗略计算可用NA=6×1023个/mol。阿伏伽德罗常数是联系微观量与宏观量的桥梁。微观量：分子体积(或直径)、分子质量、分子间距、分子的数密度等。宏观量：摩尔体积、摩尔质量、物体体积、物质密度等。题一题面：将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液。已知1cm3溶液有50滴油酸，将一滴油酸溶液滴到水面上，酒精溶于水，油酸形成一单分子层，其面积为0.2m2。由此可知油酸分子的直径大约为多少？二、分子的热运动两个实验事实：（1）扩散现象是分子运动的直接结果，证明分子做无规则运动，还说明分子间有空隙。布朗运动在显微镜下，每隔30s把观察到的微粒的位置记录下来得到下图：布朗颗粒的运动不是分子的运动,它是液体分子运动的间接反映。布朗运动特点：温度越高，颗粒越小，布朗运动越剧烈。布朗运动与扩散现象都发现温度越高，现象越剧烈，说明了分子运动剧烈程度与温度的关系。由于分子做永不停息的无规则运动，且温度越高越剧烈，所以分子的这种无规则运动也叫热运动。布朗运动产生的原因：液体分子热运动布朗运动液体分子热运动布朗运动题二题面：关于布朗运动的实验，下列说法正确的是()A.图中记录的是分子无规则运动的情况B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹C.实验中可以看到，微粒越大，布朗运动越明显D.实验中可以看到，温度越高，布朗运动越激烈三、分子间的相互作用力1.分子间相互作用的引力和斥力同时存在。2.f引﹑f斥随分子间距离的增大而减小，但f斥减小得快。（1）当r=r0时，f引=f斥，f合=0（2）压缩r<r0时，r↓→f引<f斥f合为斥力(斥力增得快)（3）拉伸r>r0时，r→f引>f斥f合为引力(斥力减得快)（4）r>10r0时，f合很小，可不计f—r关系图线分子的平衡位置：r0的数量级：10-10m当r=10r0时，分子力f≈0，不计分子力。内能、热和功1.分子的动能概念1：分子由于做热运动而具有的动能叫分子动能。分子动能由分子的m、v决定。物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能也有大有小。概念2：分子热运动的平均动能。——所有分子动能的平均值，即分子的平均动能是个统计量。温度升高→分子热运动加剧→分子热运动的平均动能增加规律1：温度是分子热运动平均动能的标志。注意：温度不是分子平均速率的标志，而是分子平均动能的标志。理解：1.同一间教室内，一瓶20℃氧气与一瓶20℃氢气，哪瓶气体的分子平均动能大？它们的分子平均速率一样大吗？2.一瓶20℃氧气与一瓶25℃氢气，哪瓶气体的分子平均动能大？2.分子势能分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。(可类比弹性势能)分子势能ep与分子间距r有关。分子势能ep的大小跟物体的体积V有关。ep、V的具体关系需从具体问题分析。3.物体的内能（1）概念：物体内所有分子热运动的动能和势能的总和，称为物体的内能。根据内能的概念思考：哪些物体具有内能？静止的？运动的？高温的？低温的？有没有哪一个物体没有内能？（2）任何物体在任何情况下都有内能。（3）物体的内能由宏观上的温度、体积、物质的量决定。4、改变内能的方式做功：其他形式的能Û内能；热传递：内能的相互转化（方向性）做功和热传递在改变物体内能上是等效的。单一的做功过程：ΔE=W单一的热传递过程：ΔE=Q既有做功又有热传递的过程：ΔE=W+Q5、热力学第一定律：外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加量ΔE。ΔE=W+QΔE>0：物体内能增加；ΔE<0：物体内能减少。W>0：外界对物体做功；W<0：物体对外做功。Q>0：物体从外界吸热；Q<0：物体向外界放热。6、能量守恒定律在自然界发生的一切过程中，能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移给另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量是不变的。第一类永动机（不需要任何能量的机器）是不可能实现的。因为第一类永动机违反能量守恒定律。绝对零度不可达到——热力学第三定律7、热力学第二定律热力学第一定律告诉我们，在一切热力学过程中能量必须守恒。但是，满足能量守恒的过程是否都能实现呢？（1）自然过程的方向性：①气体的扩散具有方向性②热传导具有方向性③功变热具有方向性要实现反向的过程，必须借助外界的帮助。这个过程必然会造成其他的影响或变化。自然过程的“方向性”①热传导的方向性：热量会自发地从高温物体传给低温物体。反向的过程有没有例子？热传导的过程是有方向性的。要实现反向的过程，必须得到外界的帮助。这个过程必然会造成其他的影响或变化。自发自发高温物体的内能低温物体的内能其他表述：热机的效率不可能达到100%；第二类永动机(热变功)是不可能制成的。热机——将内能转化为机械能的机器。第二类永动机：从单一的热源吸热，然后全部用来做功，而不引起其他的变化的热机。第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律。五、气体内容要求说明1.气体的状态和状态参量；热力学温度2.气体的体积、温度、压强之间的关系3.气体压强的微观意义ⅠⅠⅠ

1、气体的压强、体积、温度的关系（1）气体的状态参量：pVT①体积V——描述气体几何特性的物理量。由于气体分子的无规则热运动，每一部分气体都要充满所能给予它的整个空间。②温度T——描述气体热学特征的物理量。微观含义：是分子热运动的平均动能的标志。热力学温度与摄氏温度的关系：T=t+273③压强p——描述气体力学特性的宏观参量。气体的压强（1）压强是描述气体力学特性的宏观参量。（2）气体压强的产生——大量分子频繁地碰撞器壁而产生了气体的压强。（3）气体作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。用符号p表示。即p=F/S（4）气体压强的微观意义：大量气体分子对器壁的碰撞作用，形成了对器壁的压力。气体压强大小跟温度及分子的数密度有关。（2）气体压强、体积、温度的关系一定质量的气体：①温度一定时，体积越小压强越大；②体积一定