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1、專題五專題五 熱、光、原熱、光、原第十一講熱學第十一講熱學重點知識歸納重點知識歸納特別提醒：特別提醒：(1)分子直徑的數(shù)量級為分子直徑的數(shù)量級為1010 m，因此求出的數(shù)據(jù)只在數(shù)量級上有意義因此求出的數(shù)據(jù)只在數(shù)量級上有意義(2)阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)NA6.021023 mol1，是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁二、分子力做功及物體的內(nèi)能二、分子力做功及物體的內(nèi)能1分子力的特點分子力的特點分子間作用力分子間作用力(指引力和斥力的合力指引力和斥力的合力)隨分子間距隨分子間距離變化而變化的規(guī)律是：離變化而變化的規(guī)律是：(1)rr0時表現(xiàn)為引力；時表現(xiàn)為引力；(4)
2、r10r0以后，分子力變得以后，分子力變得十分微弱，可以忽略不計，如圖十分微弱，可以忽略不計，如圖111.圖圖1112分子力做功的特點及勢能的變化分子力做功的特點及勢能的變化分子力做正功時分子勢能減小分子力做正功時分子勢能減小;分子力做負功時分子力做負功時分子勢能增大分子勢能增大.(所有勢能都有同樣結(jié)論所有勢能都有同樣結(jié)論:重力做正重力做正功重力勢能減小、電場力做正功電勢能減小功重力勢能減小、電場力做正功電勢能減小.)圖圖112由上面的分子力曲線可以得出如果以分子間距由上面的分子力曲線可以得出如果以分子間距離為無窮遠時分子勢能為零，則分子勢能隨分離為無窮遠時分子勢能為零，則分子勢能隨分子間距離
3、而變化的圖象如圖子間距離而變化的圖象如圖112.可見分子勢可見分子勢能與物體的體積有關(guān)，體積變化，分子勢能也能與物體的體積有關(guān)，體積變化，分子勢能也變化變化3物體的內(nèi)能及內(nèi)能變化物體的內(nèi)能及內(nèi)能變化項目項目內(nèi)容內(nèi)容備注備注內(nèi)內(nèi)能能分子分子動能動能分子動能各不相等分子動能各不相等分子總動能由分分子總動能由分子個數(shù)和溫度決子個數(shù)和溫度決定定溫度是分子溫度是分子平均動能的標志平均動能的標志分子分子勢能勢能rr0時時,Ep最小最小總總Ep與分子個數(shù)、與分子個數(shù)、分子種類、物體分子種類、物體體積有關(guān)體積有關(guān)分子力做正功分子力做正功,Ep減小減小分子力做負功分子力做負功,Ep增大增大分子力做功時分子力做功
4、時,Ek和和Ep相相互轉(zhuǎn)化互轉(zhuǎn)化,但二者之和不變但二者之和不變項目項目內(nèi)容內(nèi)容備注備注內(nèi)能的內(nèi)能的改變改變做做功功沒有熱傳遞時沒有熱傳遞時,WU做功和熱傳遞做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)在改變物體內(nèi)能上是等效的能上是等效的實質(zhì)實質(zhì):其他形式的能與其他形式的能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化熱熱傳傳遞遞沒有做功時沒有做功時,QU實質(zhì)實質(zhì):內(nèi)能在物體間的內(nèi)能在物體間的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移三種方式三種方式:傳導、對流、傳導、對流、輻射輻射特別提醒：特別提醒：內(nèi)能與機械能不同前者由物體內(nèi)內(nèi)能與機械能不同前者由物體內(nèi)分子運動和分子間作用決定，與物體的溫度和分子運動和分子間作用決定，與物體的溫度和體積有關(guān)，具體值難確定，但永
5、不為零；后者體積有關(guān)，具體值難確定，但永不為零；后者由物體的速度、物體間相互作用、物體質(zhì)量決由物體的速度、物體間相互作用、物體質(zhì)量決定，可以為零；內(nèi)能和機械能在一定條件下可定，可以為零；內(nèi)能和機械能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化以相互轉(zhuǎn)化三、氣體性質(zhì)的比較三、氣體性質(zhì)的比較項目項目內(nèi)容內(nèi)容備注備注氣體分氣體分子運動子運動的特點的特點分子間距很大分子間距很大,作用力很弱作用力很弱對理想氣體對理想氣體,溫度溫度TEk,內(nèi)能內(nèi)能UT分子間碰撞頻繁分子間碰撞頻繁,分子運動混亂分子運動混亂向各個方向向各個方向運動的分子數(shù)相等運動的分子數(shù)相等分子速率分布呈分子速率分布呈“中間多中間多,兩頭少兩頭少”項目項目內(nèi)容
6、內(nèi)容備注備注氣體的氣體的狀態(tài)參狀態(tài)參量量溫度溫度Tt273 KT與與t間隔相等間隔相等,起點不同起點不同用于解釋用于解釋氣體定律氣體定律壓強壓強產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因:大量分子頻繁碰大量分子頻繁碰撞器壁撞器壁微觀決定因素微觀決定因素:分子平均動分子平均動能、分子密集程度能、分子密集程度熱點題型示例熱點題型示例分子動理論的應用分子動理論的應用1.分子動理論是整個熱學的基礎分子動理論是整個熱學的基礎,這部分內(nèi)容在這部分內(nèi)容在歷年的高考題中均有所體現(xiàn)歷年的高考題中均有所體現(xiàn),幾乎都是以選擇題幾乎都是以選擇題的形式出現(xiàn)的形式出現(xiàn),主要涉及分子微觀量的估算、分子主要涉及分子微觀量的估算、分子熱運動的規(guī)律和對布
7、朗運動實質(zhì)的理解、分子熱運動的規(guī)律和對布朗運動實質(zhì)的理解、分子力與分子間距的關(guān)系以及分子力做功情況的討力與分子間距的關(guān)系以及分子力做功情況的討論等論等2微觀量估算時注意的問題微觀量估算時注意的問題(1)在估算問題時在估算問題時,必須熟悉微觀量與宏觀量之間必須熟悉微觀量與宏觀量之間的聯(lián)系的聯(lián)系,要善于從問題中找出與所要估算的微觀量要善于從問題中找出與所要估算的微觀量有關(guān)的宏觀量有關(guān)的宏觀量,如摩爾體積、密度、體積、面積、如摩爾體積、密度、體積、面積、溫度等溫度等.(2)要求會構(gòu)建合理的體積模型，在估算固體和液要求會構(gòu)建合理的體積模型，在估算固體和液體的分子大小時，一般采用分子球體模型；估算體的分
8、子大小時，一般采用分子球體模型；估算氣體分子間距氣體分子間距(不是分子的大小不是分子的大小)時，一般采用立時，一般采用立方體模型阿伏加德羅常數(shù)方體模型阿伏加德羅常數(shù)NA是聯(lián)系宏觀世界和是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋梁微觀世界的橋梁 用可放大用可放大600倍的顯微鏡觀察布朗運動倍的顯微鏡觀察布朗運動.估估計放大后的小顆粒計放大后的小顆粒(碳碳)體積為體積為11010 m3,碳的密碳的密度是度是2.25103 kg/m3,摩爾質(zhì)量是摩爾質(zhì)量是1.2102 kg/mol ,阿伏加德羅常數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)為6.01023 mol1,試試估算小顆粒中的分子數(shù)和碳分子的直徑估算小顆粒中的分子數(shù)和碳分子的直徑
9、?(取取1位有位有效數(shù)字效數(shù)字)【解析解析】設小顆粒邊長為設小顆粒邊長為a,可認為小顆粒為正可認為小顆粒為正方體方體,放大放大600倍后倍后,其體積為其體積為V(600a)3小顆粒的實際體積為小顆粒的實際體積為Va3小顆粒的質(zhì)量為小顆粒的質(zhì)量為mV例例1強化訓練強化訓練1(2011年山東泰安模擬年山東泰安模擬)教育部辦公教育部辦公廳和衛(wèi)生部辦公廳日前聯(lián)合發(fā)布了廳和衛(wèi)生部辦公廳日前聯(lián)合發(fā)布了關(guān)于進一關(guān)于進一步加強學?？責煿ぷ鞯囊庖姴郊訌妼W?？責煿ぷ鞯囊庖?意見意見中要求中要求,教師在學校的禁煙活動中應以身作則、帶頭戒教師在學校的禁煙活動中應以身作則、帶頭戒煙煙,通過自身的戒煙，教育、帶動學生自覺
10、抵制通過自身的戒煙，教育、帶動學生自覺抵制煙草的誘惑煙草的誘惑.試估算一個高約試估算一個高約2.8 m,面積約面積約10 m2的兩人辦公室的兩人辦公室,若只有一人吸了一根煙若只有一人吸了一根煙.求求:(1)估算被污染的空氣分子間的平均距離；估算被污染的空氣分子間的平均距離；(2)另一不吸煙者呼吸一次大約吸入多少個被污另一不吸煙者呼吸一次大約吸入多少個被污染過的空氣分子染過的空氣分子(人正常呼吸一次吸入氣體人正常呼吸一次吸入氣體300 cm3，一根煙大約吸，一根煙大約吸10次次)答案：答案：(1)7108m(2)8.71017個個物體內(nèi)能變化問題分析物體內(nèi)能變化問題分析3已知氣體體積的變化，可以
11、分析做功情況，已知氣體體積的變化，可以分析做功情況，氣體膨脹，則氣體對外界做功；氣體壓縮，則外氣體膨脹，則氣體對外界做功；氣體壓縮，則外界對氣體做功氣體體積不變，則只能由熱傳遞界對氣體做功氣體體積不變，則只能由熱傳遞引起內(nèi)能的變化引起內(nèi)能的變化 (2011年高考大綱全國卷年高考大綱全國卷)關(guān)于一定量的關(guān)于一定量的氣體氣體,下列敘述正確的是下列敘述正確的是()A氣體吸收的熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功氣體吸收的熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功B氣體體積增大時，其內(nèi)能一定減少氣體體積增大時，其內(nèi)能一定減少C氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加D外界對氣體做功，氣體內(nèi)能可能減少外界對氣體做
12、功，氣體內(nèi)能可能減少例例2【解析解析】由熱力學第二定律知由熱力學第二定律知,熱量可以完全熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功轉(zhuǎn)化為功,但要引起其他變化但要引起其他變化,A選項對選項對.由熱力學由熱力學第一定律第一定律UWQ知知,改變物體內(nèi)能的兩種方改變物體內(nèi)能的兩種方式是做功和熱傳遞式是做功和熱傳遞,B項只說明氣體對外做功項只說明氣體對外做功,沒沒有考慮熱傳遞有考慮熱傳遞;C項只說明氣體從外界吸收熱量項只說明氣體從外界吸收熱量,沒有考慮做功情況沒有考慮做功情況,故故B、C選項均錯選項均錯,D選項對選項對.【答案答案】AD強化訓練強化訓練2(2010年高考大綱全國卷年高考大綱全國卷)如圖如圖113所示所示,一絕
13、熱容器被隔板一絕熱容器被隔板K隔開成隔開成a、b兩部兩部分分.已知已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體內(nèi)有一定量的稀薄氣體,b內(nèi)為真空內(nèi)為真空.抽抽開隔板開隔板K后后,a內(nèi)氣體進入內(nèi)氣體進入b,最終達到平衡狀態(tài)最終達到平衡狀態(tài).在此過程中在此過程中()圖圖113A氣體對外界做功，內(nèi)能減少氣體對外界做功，內(nèi)能減少B氣體不做功，內(nèi)能不變氣體不做功，內(nèi)能不變C氣體壓強變小，溫度降低氣體壓強變小，溫度降低D氣體壓強變小，溫度不變氣體壓強變小，溫度不變解析解析:選選BD.因因b內(nèi)為真空內(nèi)為真空,抽開隔板抽開隔板K后后,a內(nèi)氣體內(nèi)氣體對外界不做功對外界不做功,由由UWQ知內(nèi)能不變知內(nèi)能不變,故選故選項項A錯誤錯誤,
14、選項選項B正確正確.稀薄氣體可看作理想氣體稀薄氣體可看作理想氣體,其內(nèi)能只與溫度有關(guān)其內(nèi)能只與溫度有關(guān),氣體的內(nèi)能不變氣體的內(nèi)能不變,溫度也溫度也不變不變,由由p1V1p2V2和和V1p2,即氣體壓即氣體壓強變小強變小,故選項故選項C錯誤錯誤,選項選項D正確正確.氣體的狀態(tài)方程應用氣體的狀態(tài)方程應用2狀態(tài)方程的應用狀態(tài)方程的應用確定要分析氣體的初狀態(tài)量和末狀態(tài)量，建確定要分析氣體的初狀態(tài)量和末狀態(tài)量，建立狀態(tài)方程，若是兩部分氣體，還應找出狀立狀態(tài)方程，若是兩部分氣體，還應找出狀態(tài)量間的關(guān)系，若是兩個過程，應注意銜接態(tài)量間的關(guān)系，若是兩個過程，應注意銜接狀態(tài)，求壓強時，通過對活塞或液柱受力分狀態(tài)
15、，求壓強時，通過對活塞或液柱受力分析，由平衡條件求出析，由平衡條件求出 (10分分)(2010年高考課標全國卷年高考課標全國卷)如圖如圖114所所示示,一開口氣缸內(nèi)盛有密度為一開口氣缸內(nèi)盛有密度為的某種液體的某種液體;一長為一長為l的粗細均勻的小瓶底朝上漂浮在液體中的粗細均勻的小瓶底朝上漂浮在液體中,平衡時小平衡時小瓶露出液面的部分和進入小瓶中液柱的長度均為瓶露出液面的部分和進入小瓶中液柱的長度均為l/4.現(xiàn)有活塞將氣缸封閉現(xiàn)有活塞將氣缸封閉(圖中未畫出圖中未畫出),使活塞緩慢使活塞緩慢向下運動向下運動,各部分氣體的溫度均保持不變各部分氣體的溫度均保持不變.當小瓶的當小瓶的底部恰好與液面相平時
16、底部恰好與液面相平時,進入小瓶中的液柱長度為進入小瓶中的液柱長度為l/2,求此時氣缸內(nèi)氣體的壓強求此時氣缸內(nèi)氣體的壓強.大氣壓強為大氣壓強為p0,重力加重力加速度為速度為g.例例3圖圖114強化訓練強化訓練3(2011年高考上海卷年高考上海卷)如圖如圖115,絕熱絕熱汽缸汽缸A與導熱汽缸與導熱汽缸B均固定于地面均固定于地面,由剛性桿連接由剛性桿連接的絕熱活塞與兩汽缸間均無摩擦的絕熱活塞與兩汽缸間均無摩擦.兩汽缸內(nèi)裝有兩汽缸內(nèi)裝有處于平衡狀態(tài)的理想氣體處于平衡狀態(tài)的理想氣體,開始時體積均為開始時體積均為V0、溫度均為溫度均為T0.緩慢加熱緩慢加熱A中氣體中氣體,停止加熱達到穩(wěn)停止加熱達到穩(wěn)定后定后,A中氣體壓強為原來的中氣體壓強為原來的1.2倍倍.設環(huán)境溫度始設環(huán)境溫度始終保持不變求汽缸終保持不變求汽缸A中氣體的體積中氣體的體積VA和溫度和溫度TA.圖圖115知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練本部分內(nèi)容講解結(jié)束本部分內(nèi)容講解結(jié)束按按ESC鍵退出全屏播放鍵退出全屏播放
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