【精品】2011届高中物理二轮复习第16讲 专题7热学

1、专题七热学,本专题复习要求掌握的知识点有： 1分子动理论的基本观点和实验依据 2阿伏加德罗常数 3气体分子运动速率的统计分布 4温度是分子平均动能的标志、内能 5固体的微观结构、晶体和非晶体,6液晶的微观结构 7液体的表面张力现象 8气体实验定律 9理想气体 10饱和蒸气、未饱和蒸气和饱和蒸气压 11相对湿度 12热力学第一定律 13能量守恒定律 14热力学第二定律,1分子热运动与分子间作用力 (1)物体是由大量分子组成的：分子是构成物质并保持物质化学性质的最小微粒分子极其微小，分子间有间隙 (2)布朗运动：悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动称为布朗运动做布朗运动的微粒不是分子，而是由许

2、多分子组成的微粒，由于布朗微粒足够小，它受到来自各个方向的液体分子的撞击作用表现出不平衡性和无规性，从而迫使微粒做无规则运动因此布朗运动不是液体分子的运动，而是间接反映液体分子运动是永不停息的无规则运动,(3)分子力与分子势能 分子间存在引力、斥力，二者随分子间距离的增大而减小，且斥力减小得更快一些，当分子处于平衡位置时，引力和斥力的合力为零，如图71(a)所示,由于分子间存在相互作用力，所以分子间具有由它们相对位置决定的分子势能不管分子力是斥力还是引力，只要分子力做正功，则分子势能减小，做负功，则分子势能增大由此可知分子间距离r=r0时，分子势能具有最小值如图(b)所示,(2009 北京卷)

3、做布朗运动实验，得到某个 观测记录如图72所示图中记录的是(),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,D,图72,布朗颗粒是悬浮于液体中的固体颗粒，是很多固体分子组成的集体，A项错误；图中记录的是每隔一段相等时间间隔微粒位置的连线，而在两个位置之间的时间内微粒的运动也是不规则的，所以不是轨迹，BC项均错误，D项正确 D,【点评】布朗运动与分子运动有区别和联系布朗运动不是分子的运动，它是大量无规则运动的反映，即通过布朗运动反映悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,：设固体分子为球体固体则是由一个

4、个紧挨着的球体分子组成的这种物质分子的直径为d， 1mol固体的体积为V= ，一个分子的体积为 V0= ( )3，故NAV0=V，解得d= . ：d=,某种固体物质的摩尔质量为M，密度为r ，阿伏加德罗常数为NA ，则这种物质分子的直径是_,2物体的内能 (1)物体的内能 分子的平均动能：温度是大量分子的平均动能的标志，对个别分子来讲，温度无意义不同物质的物体如果温度相同，则它们的分子平均动能相同，但它们的分子平均速率不同 分子势能可用分子力做功来量度 物体的内能决定于它的温度和体积，但这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据，如两物体温度和体积相同，而内能却没有确定的关系,(2)热量是物体热

5、传递过程中，物体内能的改变量，是过程量；而内能则是物质内所有分子的动能和分子势能的总和，是状态量热量与物体内能的多少、温度的高低无关,：分子间有相互作用的势能，规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零设分子a固定不动，分子b以某一初速度从无穷远处向a运动，直至它们之间的距离很小在此过程中a、b之间的势能() A先减小，后增大，最后小于零 B先减小，后增大，最后大于零 C先增大，后减小，最后小于零 D先增大，后减小，最后大于零,B,分子a和分子b间存在着引力和斥力，设它们相距为r0时，引力和斥力相等则rr0时，分子力表现为引力，当rr0时，分子力表现为斥力所以分子从无穷远处向a靠近的过程中，分子

6、力先做正功后做负功，势能先减小后增大由于能量守恒，最后势能等于最初的动能，大于零 B,【点评】本题考查了对分子力、分子力做功、分子势能与分子间距离的关系的理解能力,同类变式1(2009上海卷)气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的(),A温度和体积 B体积和压强 C温度和压强 D压强和温度,A,由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能是由于分子间作用力和分子间距离共同决定，宏观上取决于气体的体积因此选项A正确 A,3用油膜法估测分子的大小 估测分子的大小通常采用油膜法取1mL的油酸

7、，并精确地测出它的体积，用无水酒精按1200的体积比稀释油酸，并测算出滴管中滴出一滴的体积，在盛水盘中装入约1cm深的蒸馏水，为便于观测油膜的面积，可在水面上轻撒一层痱子粉，在水盘中央滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散开，到油膜不再扩大时，用一块玻璃盖在盘上描出油膜的轮廓图，把这块玻璃放在方格纸上(绘图纸)，数出油膜的格数，然后算出油膜的面积，于是，油膜的厚度便可测算h = d = 出来,在做用油膜法估测分子大小的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每104mL溶液中有6mL油酸用注射器测得1mL上述溶液有75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，用笔在玻璃板

8、上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图73所示，坐标中正方形格的边长为1cm，试求：,(1)油酸膜的面积是多少；(单位：cm2) (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少； (3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径,图73,(1)根据图形，数得格子数为126个，那么油膜面积是S=126 1cm2=126cm2. (2)根据已知条件可知，1mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积是 mL，又已知每104mL溶液中有纯油酸6mL， mL溶液中纯油酸的体积是V= mL = 8 10-6mL. (3)油酸分子的直径为d= = cm6.3 10-10m. (1)126cm2(2)8

9、10-6mL(3)6.3 10-10m,【点评】本题的关键是计算出油膜的面积和换算出每滴酒精油酸溶液中含有的纯油酸的体积解此题的另一个关键是正确利用数格子方法求解油分子膜的面积在求油膜的面积时，用填补法数出在油膜范围内的格数，面积大于半个方格的算一个，不足半个的舍去,4固体、液体与气体 (1)晶体、非晶体分子结构不同，表现出的物理性质不同如外形、熔点等其中单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性 (2)液晶既可以流动，又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，液晶显示技术有很大的应用 (3)液体表面张力是由液体表面层的分子结构决定的，类似的现象还有浸润、不浸

10、润、毛细现象等,(4)气体实验定律与理想气体的状态方程 气体的等温变化玻意耳定律：一定质量的气体在温度不变的情况下，压强p的变化与体积V的变化成反比，即：p1V1=p2V2或 . 气体的等容变化查理定律：一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比关系，即： 或 .,气体的等压变化盖吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比，即： 或 . 一定质量的理想气体状态方程： =C(恒量)，即 .,如图74所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB变化到B，在此过程中，气体分子的平均速率的变化情况是() A不断增大 B不断减小 C先减小后增大

11、D先增大后减小,D,图74,由图可知，A、B两点的pV乘积相同，A、B两点在同一条等温线上，温度也相同；在AB直线的中点C，其pV乘积比A、B两点要大，所以C点温度比A、B两点要高，即TA=TBTC，又因为气体分子的平均速率随温度升高而增大，所以气体分子的平均速率是先增大后减小，故选项D正确 D,【点评】图象问题的解答， 首先要明确图象的物理意义， 本题是p-V图，要抓住等温线 作答本题还可以这样解答： 过A、B两点作一等温线，过C 作一等温线，如右图所示，立即可以得出TA=TBTC，从而得出结论本题还可以用数学求极值的方法解答，有兴趣的同学不妨一试,5.热力学定律与能量守恒定律 (1)热力学

12、第一定律：物体内能的增量DU等于外界对物体做的功W和物体吸收的热量Q的总和表达式W+Q= DU 要注意式中各物理量的含义和符号规定,(2)热力学第二定律：自然界中自发的热现象的宏观过程都具有方向性 两种表述 表述一(按热传导方向)：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而且不引起其他变化 表述二(按机械能与内能转化的方向)：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而且不引起其他变化,熵是表示系统无序(即杂乱)程度的物理量，系统越杂乱，熵的值越大，反之越小；熵增加原理(用熵的概念表示热力学第二定律)：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少 要注意热力学第一定律和第二定律的区别 a根据热

13、力学第一定律，当摩擦力做功时，机械能可以全部转变为内能，而由热力学第二定律可知，这一内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能,b热量可以从高温物体自发地传递给低温物体，而热力学第二定律却说明热量不能自发地从低温物体传递给高温物体 c热力学第一定律说明，在任何过程中能量一定守恒，热力学第二定律却说明并非所有能量守恒过程均能实现 d热力学第二定律是反映自然界过程进行的方向和条件的一个规律，它指出自然界中出现的过程是有方向性的，某方向的过程可以实现，而另一方向的过程则不一定能实现。,(3)能的转化和守恒定律： 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另一种形式或从一个物体转移到别的物体,(2009重庆卷)密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)() A内能增大，放出热量 B内能减小，吸收热量 C内能增大，对外界做功 D内能减小，外界对其做功,D,不计分子势能，空气内能由温度决定、随温度降低而减小，AC均错；薄塑料瓶因降温而变扁、空气体积减小，外界压缩空气做功，D对；空气内能减小、外界对空气做功，根据热力学第一定律可知空气向外界放热，B错 D,【点评】本题要求功能关系定性分析气体的能量变化解题的关键是弄清气体内能变化的相关因素及相互联系，用功能关系分析热学问题是今后高考热学考