新高考一轮复习人教版专题十四热学课件（30张）

考点一分子动理论、内能一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的分子直径数量级:10-10m。分子质量数量级:10-26kg。球模型体积V=

πd3;立方体模型体积V=d3。2.分子在永不停息地做无规则运动扩散现象:相互接触的两种不同物质,彼此进入对方的现象。分子的运动

与温度有关。布朗运动:悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的运动,剧烈程度与温度和颗粒大小有关。3.分子间同时存在引力和斥力

1)随着距离的增大,引力、斥力都减小,斥力减小得快。2)r=r0时,F合=0;r>r0时,F合表现为引力;r<r0时,F合表现为斥力。3)当r>10r0时,分子力忽略不计。二、物体的内能1.物体内能:组成物体的所有分子动能和分子势能的总和。1)分子平均动能:仅与温度有关。2)分子势能:微观上与分子间距离有关,宏观上与物体体积有关。

2.改变内能的两种方式:做功和热传递。考点二固体、液体和气体一、固体二、液体1.表面张力:表面层分子间距离较大,表现为引力。2.浸润与不浸润:分子力的表现。种类

有无规则外形有无确定熔点物理性质晶体单晶体有有各向异性

多晶体无有各向同性非晶体

无无各向同性3.毛细现象:浸润的液体在细管中上升和不浸润的液体在细管中下降的现象。4.液晶:特殊物体,既有液体的流动性,又有晶体的各向异性。三、气体1.气体分子运动特点:大量分子的速率呈现“中间多,两头少”的规律分

布。2.气体压强:宏观上与温度、体积、物质的量有关;微观上与分子平均动

能和分子密集程度有关。考点三热力学定律一、热力学第一定律1.ΔU=W+Q。2.符号的规定二、热力学第二定律1.两种表述符号物理量

WQΔU+外界对物体做功物体吸收热量内能增加-物体对外界做功物体放出热量内能减少1)热量不能自发地从低温物体传到高温物体。2)不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功而不产生其他影响。2.任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减少。3.一切自发过程总是朝着分子热运动无序性增大的方向进行。4.热力学过程方向性实例1)高温物体

低温物体2)功

热3)气体体积V1

气体体积V2(较大)4)不同气体A和B

混合气体AB拓展一微观量的计算1.微观量:分子的质量m0,分子体积V0,分子直径d。2.宏观量:物质的质量m,体积V,密度ρ,摩尔质量M,摩尔体积VA。3.物理量的计算1)阿伏加德罗常数:NA=

=

。2)分子的质量:m0=

=

。3)分子的体积:V0=

=

。对于气体,由于分子间空隙很大,用上式估算出的是一个分子所占据的活

动空间。4)分子的大小:球模型直径d=

,立方体模型棱长d=

。5)物质所含的分子数:N=nNA=

NA=

NA。【例1】已知汞的摩尔质量为M=200.5×10-3kg/mol,密度为ρ=13.6×103kg/

m3,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1。求:(1)一个汞原子的质量(用相应的字母表示即可);(2)一个汞原子的体积(结果保留一位有效数字);(3)体积为1cm3的汞中汞原子的个数(结果保留一位有效数字)。解析(1)一个汞原子的质量为m0=

。(2)一个汞原子的体积为V0=

=

m3≈2×10-29m3。(3)1cm3的汞中含汞原子的个数N=

=

≈4×1022。拓展二气体实验定律、理想气体状态方程1.气体实验定律

玻意耳定律查理定律盖-吕萨克定律内容质量一定,T不变时,p与V成反比质量一定,V不变时,p与T成正比质量一定,p不变时,V与T成正比表达式p1V1=p2V2

=

=

图像

2.理想气体状态方程1)理想气体:把在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体称

为理想气体。在压强不太大、温度不太低时,实际气体可以看作理想气

体。理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用,一定质量的某种理想

气体的内能仅由温度决定。2)理想气体状态方程:

=

(质量一定的理想气体)。【例2】如图所示,一圆柱形绝热汽缸竖直放置,在距汽缸底2h处有固定

卡环(活塞不会被顶出)。质量为M、横截面积为S、厚度可忽略的绝热活

塞可以无摩擦地上下移动,活塞下方距汽缸底h处还有一固定的可导热的

隔板将容器分为A、B两部分,A、B中分别封闭着一定质量的同种理想气

体。初始时气体的温度均为27℃,B中气体压强为1.5p0,外界大气压为p0,

活塞距汽缸底的高度为1.5h。现通过电热丝缓慢加热气体,当活塞恰好

到达汽缸卡环处时,求B中气体的压强和温度。(重力加速度为g,汽缸壁厚

度不计)

解析A中气体做等压变化,其压强始终为pA=p0+

VA1=0.5Sh,T1=300K,VA2=Sh设活塞到达卡环处时气体温度为T2根据盖-吕萨克定律得:

=

解得:T2=600KB中气体做等容变化pB1=1.5p0,T1=300K,T2=600K设加热后气体压强为pB2根据查理定律得:

=

得pB2=3p0

拓展三气体实验定律与热力学第一定律的综合应用1.四种典型过程1)若过程是绝热的,即Q=0,则W=ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的

增加量;2)若过程中不做功,即W=0,则Q=ΔU,物体吸收的热量等于物体内能的增

加量;3)若过程的初、末状态物体的内能不变,即ΔU=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。4)若是等压膨胀,气体对外做的功为W=pΔV。

2.解题思路【例3】如图所示,内壁光滑、足够高的圆柱形汽缸竖直放置,内有一质

量为m的活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞横截面积为S,外界大

气压强为p0,缸内气体温度为T1。现对汽缸内气体缓慢加热,使气体体积

由V1增大到V2,该过程中气体吸收的热量为Q1,停止加热并保持体积V2不

变,使其降温到T1,已知重力加速度为g,求:

(1)停止加热时缸内气体的温度;(2)降温过程中气体放出的热量。解析(1)加热过程中气体等压膨胀,由

=

,得:T2=

T1。(2)设加热过程中,封闭气体内能增加ΔU。由热力学第一定律知:ΔU=Q1+W其中W=-pΔV=-(p0+

)(V2-V1)由于理想气体内能只与温度有关,故再次降温到T1时,放出热量为ΔU,有Q2

=ΔU∴Q2=Q1-(p0+

)(V2-V1)。应用一探究打气筒打气过程——气体变质量问题分析气体质量改变问题时,可以通过巧妙地选择合适的研究对象,使

这类问题转化为质量一定的气体问题,用气体实验定律或理想气体状态

方程求解。1.打气问题选择原有气体和即将充入的气体整体作为研究对象。2.抽气问题把抽气过程中抽出的气体和剩余气体整体作为研究对象,可看成质量不

变的等温膨胀过程。3.灌气分装把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象。4.漏气问题选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象,便可使漏气过程中气

体质量变化问题转化为一定质量气体问题。【例1】某自行车轮胎的容积为V,里面已有压强为p0的空气,现在要使轮

胎内的气压增大到p,设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎

容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0的空气的体积

为

(

)A.

V

B.

VC.

V

D.

V解析设需再充入体积为Vx的空气,把轮胎里体积为V的空气和外面体积

为Vx的空气当作一定质量的理想气体,充气过程为等温过程,有p0(V+Vx)=

pV,得到Vx=

V,C正确。应用二探究活塞、液柱的移动——气体关联问题1.汽缸活塞类模型1)确定研究对象①热学研究对象(一定质量的理想气体);②力学研究对象(汽缸或活塞)。2)分析物理过程①对热学研究对象明确初、末状态及状态变化过程,依据气体实验定律

列出方程;②对力学研究对象要正确地进行受力分析,依据力学规律列出方程。3)挖掘题目的隐含条件,如几何关系等,列出辅助方程。4)关联气体分析时应分别研究各部分气体,找出它们各自遵循的规律,并写出相应的方程,还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式,最后联

立求解。2.玻璃管液柱模型1)液体因重力产生的压强为p=ρgh(其中h为液体的高度);2)不要漏掉大气压强,同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力;3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体,同种液体在同

一水平面上各处压强相等;4)当液体为水银时,可灵活应用压强单位“cmHg”,使计算过程简捷。【例2】如图,两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置,

汽缸底部和顶部均有细管(容积可忽略)连通,顶部的细管带有阀门K。两

汽缸的容积均为V0,汽缸中各有一个绝热活塞(质量不同,厚度可忽略)。

开始时K关闭,两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体),压强

分别为p0和

;左活塞在汽缸正中间,其上方为真空;右活塞上方气体体积为V0/4。现使汽缸底与一恒温热源接触,平衡后左活塞升至汽缸顶部,且

与顶部刚好没有接触;然后打开K,经过一段时间,重新达到平衡。已知外

界温度为T0,不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求:

(ⅰ)恒温热源的温度T;(ⅱ)重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积Vx。解析(ⅰ)与恒温热源接触后,在K未打开时,右活塞不动,两活塞下方的气

体经历等压过程,由盖-吕萨克定律得

=

由此得T=

T0

(ⅱ)打开K后,左活塞下降至某一位置,右活塞升至汽缸顶。

设左活塞上方气体压强为p,由玻意耳定律得对上方气体,pVx=

·

对下方气体,(p+p0)(2V0-Vx)=p0·

V0联立可得6

-V0Vx-

=0其解为Vx=

V0另一解Vx=-

V0不合题意,舍去。【例3】(2021山东泰安模拟)竖直放置的一粗细均匀的U形细玻璃管中,

两边分别灌有水银,水平部分有一空气柱,各部分长度如图所示,单位为

cm。现将管的右端封闭,从左管口缓慢倒入水银,恰好使水平部分右端的

水银全部进入右管中。已知大气压强p0=75cmHg,环境温度不变,左管足

够长。求:

(1)此时右管封闭气体的压强;(2)左管中需要倒入水银柱的长度。解析(1)设玻璃管的横截面积为S,对右管中的气体,由玻意耳定律有:p1V1=

p2V2p1=p0,V1