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热热 学学 高三物理第一轮复习高三物理第一轮复习四川师大附中物理组四川师大附中物理组分子动理论分子动理论热热 和和 功功物体的内能物体的内能物质是由大量分子组成的物质是由大量分子组成的分子在做永不停息的无规则运动分子在做永不停息的无规则运动物体的内能：所有分子动能和分子势物体的内能：所有分子动能和分子势 能的总和能的总和 改变内能的两种方式改变内能的两种方式做做 功功热传递热传递热力学定律热力学定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第二定律气体性质气体性质压强的微观解释压强的微观解释P.V.TP.V.T的关系的关系热力学第三定律热力学第三定律分子间存在引力和斥力分子间存在引力和斥力一、分子动理论一、分子动理论1 1、物质是由大量分子组成的、物质是由大量分子组成的（1 1）分子直径的数量级约为）分子直径的数量级约为1010-10-10m m；分子的质量；分子的质量质量的数量级为质量的数量级为1010-26-26kgkg（2 2）分子大小的测定：设想分子的形状为球体，）分子大小的测定：设想分子的形状为球体，用油膜法可粗测分子的大小：用油膜法可粗测分子的大小：d=V/Sd=V/S，其中，其中V V是油是油滴的体积，滴的体积，S S是油滴在水面上形成单分子油膜的是油滴在水面上形成单分子油膜的面积。面积。（3 3）阿佛加德罗常数：）阿佛加德罗常数：N NA A=6.0210=6.02102323molmol-1-1，它，它是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。微观量的估算问题微观量的估算问题例例1.1.若以若以表示水的摩尔质量，表示水的摩尔质量，V V表示在标准状表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，态下水蒸气的摩尔体积，为标准状态下水蒸气为标准状态下水蒸气的密度，的密度，N NA A为阿伏加德罗常数，为阿伏加德罗常数，m m、分别表示分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：其中正确的是（其中正确的是（）A B C A B C D D B例例2.2.某气体的摩尔质量为某气体的摩尔质量为M M，摩尔体积为，摩尔体积为V V，密，密度为度为，每个分子的质量和体积分别为，每个分子的质量和体积分别为m m和和V V0 0，则阿佛加德罗常数则阿佛加德罗常数N NA A可表示为（可表示为（）BC例例3.3.铜的摩尔质量为铜的摩尔质量为，密度为，密度为，若阿伏加，若阿伏加德罗常数为德罗常数为N NA A，则下列说法中哪个是错误的（，则下列说法中哪个是错误的（）铜所含的原子数目铜所含的原子数目 铜所含的原子数目铜所含的原子数目一个铜原子的质量是一个铜原子的质量是一个铜原子占有的体积是一个铜原子占有的体积是 实验：油膜法测分子直径实验：油膜法测分子直径实验原理：实验原理：将油酸滴在水面上，让油酸尽可能将油酸滴在水面上，让油酸尽可能散开，可认为油酸在水面上形成单分子油膜层，散开，可认为油酸在水面上形成单分子油膜层，如果把分子看作球形，单分子油膜层的厚度就如果把分子看作球形，单分子油膜层的厚度就可以看作油酸分子的直径，事先测出油酸滴的可以看作油酸分子的直径，事先测出油酸滴的体积体积V V和油膜的面积和油膜的面积S S，就可以算出分子的直径：，就可以算出分子的直径：实验目的：实验目的：实验仪器：实验仪器：盛水方盘、注射器盛水方盘、注射器(或胶头滴管或胶头滴管)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、酒精油酸试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、酒精油酸溶液、量筒、彩笔溶液、量筒、彩笔.例题：在做例题：在做“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”实验中，油实验中，油酸酒精溶液的浓度为每酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸溶液中有纯油酸6mL，每每1mL上述溶液中有液滴上述溶液中有液滴50滴，把一滴该溶液滴入盛滴，把一滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待均匀撒有痱子粉的水面稳定后水的浅盘里，待均匀撒有痱子粉的水面稳定后,将玻璃将玻璃板放在浅盘上，在板上描出油膜的轮廓，随后把板放板放在浅盘上，在板上描出油膜的轮廓，随后把板放在坐标纸上，其形状如图所示。已知坐标纸中每个正在坐标纸上，其形状如图所示。已知坐标纸中每个正方形小方格的边长均为方形小方格的边长均为20mm。则油酸膜的面积约为。则油酸膜的面积约为_m2，估测出油酸分子的直径为，估测出油酸分子的直径为_m。（结果保留一个有效数字）。（结果保留一个有效数字）答：答：S=50 0.022=2 10-2 m22 10-26 10-10理解要点：理解要点：布朗运动不是分子运动，但它间接地证明了液布朗运动不是分子运动，但它间接地证明了液体分子在永不停息地作无规则运动（其实分子的体分子在永不停息地作无规则运动（其实分子的运动在显微镜下是看不到的）；运动在显微镜下是看不到的）；布朗运动是永不停息的布朗运动是永不停息的微粒越小，布朗运动越显著；温度越高，布朗微粒越小，布朗运动越显著；温度越高，布朗运动越剧烈运动越剧烈（）分子的热运动：实验表明，温度越高，分（）分子的热运动：实验表明，温度越高，分子的无规则运动越激烈，正是由于分子的无规则子的无规则运动越激烈，正是由于分子的无规则运动跟温度有关，所以通常把分子的无规则运动运动跟温度有关，所以通常把分子的无规则运动叫作热运动叫作热运动、分子间的相互作用力、分子间的相互作用力（）分子间同时存在着相互作用的引力（）分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，其合力叫做分子力和斥力，其合力叫做分子力（）分子力的特点：分子间（）分子力的特点：分子间的引力和斥力都随分子间距离的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得的增大而减小，但斥力减小得更快更快（3 3）具体情况：）具体情况：r0F引引F斥斥r当当r=rr=r0 0时，时，引引斥斥，分子力，分子处，分子力，分子处于平衡位置，其中于平衡位置，其中大约为大约为当当时，时，引引斥斥，分子力为斥力，分子力为斥力，且随着的减小增大且随着的减小增大当当时，时，引引斥斥，分子力为引力，分子力为引力，且从且从开始，随着的增大，将先增大开始，随着的增大，将先增大后减小。后减小。当当后，分子间的相互作用力变得后，分子间的相互作用力变得十分微弱，可近似认为等于零十分微弱，可近似认为等于零弄清分子力与分子引力和斥力的关系弄清分子力与分子引力和斥力的关系1 1、分子甲和乙相距较远时，它们之间的分子力、分子甲和乙相距较远时，它们之间的分子力可忽略。现让分子甲固定不动，将分子乙由较可忽略。现让分子甲固定不动，将分子乙由较远处逐渐向甲靠近直到不能再靠近，在这一过远处逐渐向甲靠近直到不能再靠近，在这一过程中程中、分子力总是对乙做正功、分子力总是对乙做正功、分子乙总是克服分子力做功、分子乙总是克服分子力做功、先是分子力对乙做正功，然后是分子乙克、先是分子力对乙做正功，然后是分子乙克服分子力做功服分子力做功、分子力先对乙做正功，再对乙做负功，最、分子力先对乙做正功，再对乙做负功，最后又对乙做正功后又对乙做正功 C2 2、分子间同时存在吸引力和排斥力，下列说法、分子间同时存在吸引力和排斥力，下列说法正确的是（正确的是（）A.A.固体分子间的吸引力总是大于排斥力固体分子间的吸引力总是大于排斥力 B.B.气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力于吸引力 C.C.分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小大而减小D.D.分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而增大，而排斥力随分子间距离的增大而减小大而增大，而排斥力随分子间距离的增大而减小C3 3、下列说法哪些是正确的（、下列说法哪些是正确的（）A.A.水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现的宏观表现C.C.气体总是很容易充满容器，只是分子间存在气体总是很容易充满容器，只是分子间存在斥力的宏观表现斥力的宏观表现C.C.两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空（马德堡半球），用力很难拉开，这是分子间（马德堡半球），用力很难拉开，这是分子间存在吸引力的宏观表现存在吸引力的宏观表现D.D.用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现间存在吸引力的宏观表现AD 二、物体内能，热力学定律二、物体内能，热力学定律、分子动能，分子势能和物体内能、分子动能，分子势能和物体内能（）分子动能：做热运动的分子具有的动能叫（）分子动能：做热运动的分子具有的动能叫做分子动能。做分子动能。温度是物体分子热运动的平均动能温度是物体分子热运动的平均动能的标志的标志理解要点：理解要点：温度是大量分子的平均动能的标志，温度是大量分子的平均动能的标志，对个别分子来讲是无意义的；对个别分子来讲是无意义的；温度相同的不同温度相同的不同种类的物质，他们分子的平均动能相同，但由于种类的物质，他们分子的平均动能相同，但由于不同种类物质的分子质量不等，所以它们分子的不同种类物质的分子质量不等，所以它们分子的平均速率不同；平均速率不同；分子的平均动能与物体运动的分子的平均动能与物体运动的速度无关速度无关（）分子势能：（）分子势能：分子间由于存在相互作用而具有的，大小由分分子间由于存在相互作用而具有的，大小由分子间相对位置决定的能叫做分子势能子间相对位置决定的能叫做分子势能分子势能改变与分子力做功的关系：分子力做分子势能改变与分子力做功的关系：分子力做功，分子势能减小；克服分子力做功（分子力做功，分子势能减小；克服分子力做功（分子力做负功），分子势能增加；且分子力做多少功，分负功），分子势能增加；且分子力做多少功，分子势能就改变多少。子势能就改变多少。分子势能与分子间距离的关系：分子势能与分子间距离的关系：当当时，分子力表现为引力，随着时，分子力表现为引力，随着的增大，分子引力做负功，分子势能增加的增大，分子引力做负功，分子势能增加例题例题1.下列说法中正确的是（）下列说法中正确的是（）.物体的分子热运动动能的总合就是物体的内能物体的分子热运动动能的总合就是物体的内能.对于同一种气体，温度越高，分子平均动能越对于同一种气体，温度越高，分子平均动能越大大.要使气体的分子平均动能增大，外界必须向气要使气体的分子平均动能增大，外界必须向气体传热体传热.一定质量的气体，温度升高时，分子间的平均一定质量的气体，温度升高时，分子间的平均距离增大距离增大例题例题2.分子间有相互作用势能，规定两分子相距分子间有相互作用势能，规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零，设分子固定不无穷远时两分子间的势能为零，设分子固定不动，分子以某一初速度从无穷远处向运动，动，分子以某一初速度从无穷远处向运动，直至它们之间的距离最小，在此过程中，、直至它们之间的距离最小，在此过程中，、的分子势能（）的分子势能（）先减小，后增大，最后小于零先减小，后增大，最后小于零先减小，后增大，最后大于零先减小，后增大，最后大于零先增大，后减小，最后小于零先增大，后减小，最后小于零先增大，后减小，最后大于零先增大，后减小，最后大于零例题例题4.4.关于物体的分子势能变化情况，下列说法关于物体的分子势能变化情况，下列说法中正确的是（）中正确的是（）A.A.分子间显示斥力时，距离越小，分子势能越小分子间显示斥力时，距离越小，分子势能越小B.B.分子间显示引力时，距离越小，分子势能越大分子间显示引力时，距离越小，分子势能越大C.C.分子势能随体积变化而变化分子势能随体积变化而变化D.D.当分子间斥力和引力大小相等时，分子势能最当分子间斥力和引力大小相等时，分子势能最大大C温度与分子动能的关系问题温度与分子动能的关系问题 下列关于温度的微观解释，正确的有（下列关于温度的微观解释，正确的有（）物体温度低，物体内不可能有动能大的分子物体温度低，物体内不可能有动能大的分子物体温度高，物体内每个分子的动能一定都大物体温度高，物体内每个分子的动能一定都大不论温度高低，物体内都可能有动能大或动能小不论温度高低，物体内都可能有动能大或动能小的分子的分子物体温度高，物体内动能大的分子就多，分子平物体温度高，物体内动能大的分子就多，分子平均动能大均动能大A AB BC C D D D 2 2、物体内能的变化、物体内能的变化改变物体的内能有两种方式改变物体的内能有两种方式：做功做功:其他形式的能与内能相互转化的过程。其他形式的能与内能相互转化的过程。热传递：是物体间内能转移的过程。热传递：是物体间内能转移的过程。热量和热量和 内能的区别！内能的区别！3 3、能量守恒定律、能量守恒定律4 4、热力学第一定律：、热力学第一定律：U=Q+WU=Q+W上述两种表述是等价的，可以从一种表述推导出上述两种表述是等价的，可以从一种表述推导出另一种表述，他们从不同角度描述了与热现象有另一种表述，他们从不同角度描述了与热现象有关的宏观过程是有方向性的，所以都称为热力学关的宏观过程是有方向性的，所以都称为热力学第二定律第二定律（2 2）第二类永动机：能够从单一热源吸收热量）第二类永动机：能够从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化的热机并把它全部用来做功，而不引起其他变化的热机第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但它违第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但它违背热力学第二定律，也是不可能制成的。因为机背热力学第二定律，也是不可能制成的。因为机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，而不引起他变化，热机的效率不可能达到而不引起他变化，热机的效率不可能达到100100。第一类永动机违背了什么规律？第一类永动机违背了什么规律？6.6.热力学第三定律：热力学第三定律：绝对零度不能达到！绝对零度不能达到！热力学温度与摄氏温度的换算？热力学温度与摄氏温度的换算？物体的内能与状态参量的关系问题物体的内能与状态参量的关系问题 关于物体内能，下列说法中正确的是关于物体内能，下列说法中正确的是A A 相同质量的两个物体，升高相同的温度内能增相同质量的两个物体，升高相同的温度内能增量一定相同；量一定相同；B B 在一定条件下，一定量在一定条件下，一定量00的水结成的水结成00的冰，的冰，内能一定减小；内能一定减小；C C 一定量的气体体积增大，但既不吸热也不放热，一定量的气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减小；内能一定减小；D D 一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能一一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减小。定减小。BC 如图所示，固定容器及可动活塞如图所示，固定容器及可动活塞P P都是绝热的，都是绝热的，中间有一导热的固定隔板中间有一导热的固定隔板B B，B B的两边分别盛有的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞气体甲和乙。现将活塞P P缓慢地向缓慢地向B B移动一段距移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。则在移动则在移动P P的过程中的过程中A A外力对乙做功；甲的内能不变；外力对乙做功；甲的内能不变；B B外力对乙做功；乙的内能不变；外力对乙做功；乙的内能不变；C C乙传递热量给甲；乙传递热量给甲；乙的内能增加；乙的内能增加；D D乙的内能增加；甲的内能不变。乙的内能增加；甲的内能不变。C甲甲乙乙BP理解热力学第二定律根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的有：有：A A热量能够从高温物体传到低温物体，但不能热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体；从低温物体传到高温物体；B B热量能够从高温物体传到低温物体，也可能热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体；从低温物体传到高温物体；C C机械能可以全部转化为热量，但热量不可能机械能可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械能；全部转化为机械能；D D机械能可以全部转化为热量，热量也可能全机械能可以全部转化为热量，热量也可能全部转化为机械能。部转化为机械能。BD 气体性质：气体性质：1.1.压强产生的微观解释：压强产生的微观解释：2.2.一定质量的一定质量的理想气体理想气体的体积、压强、温度之的体积、压强、温度之间的关系是？间的关系是？3.3.理想气体分子间没有相互作用力理想气体分子间没有相互作用力一定质量一定质量的某种理想气体内能由温度决定。的某种理想气体内能由温度决定。4.4.如何分析气体的变化？如何分析气体的变化？同时遵守两个规律：同时遵守两个规律：克拉伯龙方程克拉伯龙方程P、V、T热力学第热力学第一定律一定律做做功功内能内能变化变化例例1 1一定量的理想气体吸收热量，同时体积膨一定量的理想气体吸收热量，同时体积膨胀并对外做功，则此过程的末状态与初状态相比胀并对外做功，则此过程的末状态与初状态相比（）A.A.气体内能一定增加气体内能一定增加 B.B.气体内能一定减少气体内能一定减少 C.C.气体内能一定不变气体内能一定不变 D.D.气体内能变化不可确定气体内能变化不可确定例题例题2.2.下列说法正确的是（下列说法正确的是（）一定质量的气体，保持温度不变，压强随体一定质量的气体，保持温度不变，压强随体积减小而增大的微观原因是：每个分子撞击器壁积减小而增大的微观原因是：每个分子撞击器壁的作用力增大的作用力增大一定质量的气体，保持温度不变，压强随体一定质量的气体，保持温度不变，压强随体积增大而减小的微观原因是：单位体积内的分子积增大而减小的微观原因是：单位体积内的分子数减少数减少一定质量的气体，保持体积不变，压强随温一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子平均动能增大度升高而增大的微观原因是：分子平均动能增大一定质量的气体，保持体积不变，压强随温一定质量的气体，保持体积不变，压强随温度升高而增大的微观原因是：分子的密度增大度升高而增大的微观原因是：分子的密度增大例题例题3.3.一定质量的某种气体，如果外界对它做一定质量的某种气体，如果外界对它做的功等于它的内能的增量，那么这气体的状态的功等于它的内能的增量，那么这气体的状态变化过程中是变化过程中是 （）A A温度保持不变温度保持不变 B B体积保持不变体积保持不变 C C压强保持不变压强保持不变 D D气体与外界不发生热交换气体与外界不发生热交换四川卷如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵四川卷如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加胶塞。用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器后出容器后A A温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少少B B温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加加C C温度计示数变小，实验表温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少明气体对外界做功，内能减少D D温度计示数变小，实验表温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加明外界对气体做功，内能增加