2023届二轮复习 专题六　热　学 课件

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1.分子动理论及热力学定律(1)估算问题。
(2)反映分子热运动规律的两个实例。①布朗运动:悬浮在液体或气体中的固体小颗粒做无规则、永不停息的运动,与颗粒大小、温度有关。②扩散现象:产生原因是分子永不停息地做无规则运动,与温度有关。
(3)对热力学定律的理解。①热力学第一定律ΔU=Q+W,其中W和Q的符号可以这样确定:只要对内能增加有正贡献的就为正值。②对热力学第二定律的理解:热量可以由低温物体传到高温物体,但不能自发进行;从单一热库吸收的热量可以完全变成功,但必然产生其他影响。
2.气体实验定律和理想气体状态方程
1.思想方法必须领会的“两种物理思想”理想化模型思想、控制变量思想。
(2)立方体模型:一个分子占据的平均空间大小V=d3,d为分子的间距,适于估算气体分子间距。
(3)应用热力学第一定律的看到与想到。①看到“绝热过程”,想到Q=0,则W=ΔU。②看到“等容过程”,想到W=0,则Q=ΔU。③看到“等温过程”,想到ΔU=0,则W+Q=0。
解析:根据分子处于平衡位置(即分子间距为r0)时分子势能最小,可知曲线Ⅰ对应分子势能;根据分子处于平衡位置(即分子间距为r0)时分子合力为零,可知曲线Ⅱ对应分子合力;分子间斥力和引力都随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得更快,可知曲线Ⅲ对应分子间斥力,故D正确。
分子动理论的三个核心要点(1)分子模型、分子数。①分子模型:球模型和立方体模型。
(2)分子运动:分子永不停息地做无规则运动,温度越高,分子的无规则运动越剧烈,即平均速率越大,但某个分子的瞬时速率不一定大。
(3)分子势能、分子力与分子间距离的关系如图所示。
1.(2022·北京海淀区二模)假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0,两个分子间作用力的合力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系如图甲和乙所示,下列说法正确的是(　 　)A.在r由无限远到趋近于r0的过程中,F先做负功后做正功B.在r由无限远到趋近于r0的过程中,F先做正功后做负功C.在r由r0趋近于0的过程中,F做负功,Ep先变小再变大D.在r由r0趋近于0的过程中,F做负功,Ep变大
解析:在r由无限远到趋近于r0的过程中,分子力表现为引力,一直做正功,故A、B错误;在r由r0趋近于0的过程中,分子力表现为斥力,一直做负功,分子势能增大,故C错误,D正确。
2.(2022·山东淄博二模)某潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3,空气的摩尔质量为0.029 kg/ml,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023ml-1。若潜水员呼吸一次吸入2 L空气,试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为(　 　)A.3×1021B.3×1022C.3×1023D.3×1024
考点二　固体、液体和气体分子的特点
A.没有固定的熔点B.天然具有规则的几何形状C.沿不同方向的导热性能相同D.分子在空间上周期性排列
解析:玻璃是非晶体,没有固定的熔点,也没有规则的几何形状,具有各向同性的特点,其分子在空间上的排列也是杂乱无章的,故A、C正确,B、D错误。
A.常见的金属没有规则的形状,因此金属是非晶体B.同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现C.液体表面张力的方向总是跟液体表面垂直D.浸润液体在细管中会上升,不浸润液体在细管中会下降
解析:金属是多晶体,选项A错误;物质是晶体还是非晶体,并不是绝对的,如天然石英是晶体,而熔化以后再凝固的水晶就是非晶体,选项B正确;液体表面张力的方向总是跟液体表面平行,选项C错误;浸润液体在细管中会上升,不浸润液体在细管中会下降,这是毛细现象,选项D正确。
1.固体和液体的主要特点(1)晶体和非晶体的分子结构不同,表现出的物理性质不同。
(2)液晶是一种特殊的物质状态,所处的状态介于固态和液态之间。液晶具有流动性,在光学、电学物理性质上表现出各向异性。(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势,表面张力的方向跟液面相切。2.解决估算类问题的三点注意事项(1)固体、液体分子可认为紧靠在一起,可看成球体或立方体;气体分子只能按立方体模型计算所占的空间。(2)状态变化时分子数不变。(3)阿伏加德罗常数是宏观与微观的联系桥梁,计算时要抓住三个量:摩尔质量、摩尔体积和物质的量。
3.(2022·重庆模拟)石墨烯是从石墨中分离出的新材料,其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构,如图所示,则(　 　)A.石墨是非晶体B.石墨研磨成的细粉末就是石墨烯C.单层石墨烯的厚度约3 μmD.碳原子在六边形顶点附近不停地振动
解析:石墨是晶体,故A错误;石墨烯是从石墨中提取出来的新材料,故B错误;单层石墨烯厚度约为原子尺寸10-10 m,故C错误;根据分子动理论可知,固体分子在平衡点不停地振动,故D正确。
4.(2022·山东青岛二模)两根不同材质的细管甲、乙插入水中,管内形成的水面如图所示。下列说法正确的是(　 　)A.若内径变小,乙管中水面会变低B.甲管的材质更适合用来制作防水材料C.甲管中表面层内水分子间作用力表现为斥力D.乙管中表面层内水分子间作用力表现为斥力
解析:当不浸润液体与毛细管内壁接触时,引起液体附着层收缩,而表面张力也使液面收缩,从而使液面弯曲对液面起压低下降的作用,而且毛细管内径越小,压低作用越明显,故A正确;甲管中,表现为浸润,该材质吸水,不适合制作防水材料,甲管中表面层内水分子间作用力表现为引力,故B、C错误;乙管中,表现为不浸润,乙管中表面层内水分子间作用力表现为引力,故D错误。
考点三　气体实验定律和理想气体状态方程
(1)此时上、下部分气体的压强;
(2)H形连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)。
(1)将环境温度缓慢升高,求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度;
(2)将环境温度缓慢改变至2T0,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。
答案:(2)2.25p0
1.压强的计算(1)被活塞、汽缸封闭的气体,通常分析活塞(或汽缸)的受力,应用平衡条件或牛顿第二定律求解,压强单位为Pa。(2)被液柱封闭的气体,通常分析液柱的受力,应用p=p0+ph或p=p0-ph计算压强,适时应用连通器原理,当液体为水银时,压强p的单位可用cmHg或mmHg。2.合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定,p、V、T中有一个量不发生变化,则选用对应的气体实验定律列方程求解。(2)若气体质量一定,p、V、T均发生变化,则选用理想气体状态方程列式求解。3.关联气体问题解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时,根据两部分气体压强、体积的关系,列出关联关系式,再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解。
5.(2022·广东广州模拟)横截面积处处相同的U形玻璃管竖直放置,左端封闭,右端开口,初始时,右端管内用h1=4 cm的水银柱封闭一段长为L1=9 cm的空气柱A,左端管内用水银封闭一段长为L2=14 cm的空气柱B,这段水银柱左右两液面高度差为h2=8 cm。如图甲所示,已知大气压强p0=76.0 cmHg,环境温度不变。若将玻璃管缓慢旋转180°,使U形管竖直倒置(水银未混合未溢出),如图乙所示。当管中水银静止时,两水银柱左右液面高度差h3为(　 　)A.10 cm B.12 cm C.8 cm D.14 cm
(1)求活塞静止时汽缸内气体的压强;
解析:(1)对两个活塞的整体受力分析可得(M1+M2)g+p0(S1-S2)=p(S1-S2),解得p=1.2×105 Pa。
答案:(1)1.2×105 Pa
(2)若缸内气体的温度逐渐降为了T2=300 K,已知该过程中缸内气体的内能减小100 J,求活塞下移的距离h和气体放出的热量Q。
答案:(2)10 cm　124 J
考点四　内能　热力学定律
A.内能增加,外界对气体做正功B.内能减小,所有分子热运动速率都减小C.温度降低,速率大的分子数占总分子数比例减少D.温度升高,速率大的分子数占总分子数比例增加
A.气体一直对外做功B.气体的内能一直增加C.气体一直从外界吸热D.气体吸收的热量等于其对外做的功E.气体吸收的热量等于其内能的增加量
解析:根据理想气体状态方程可知,过原点的p-T图像的斜率与体积V有关,一定量的理想气体从状态a到状态b,体积不变,对外不做功,选项A、D错误;理想气体的内能只与温度有关,又一定量理想气体从状态a到状态b,温度一直升高,则气体内能一直增加,选项B正确;由热力学第一定律可知,气体一直从外界吸热,气体吸收的热量等于其内能的增加量,选项C、E正确。
1.理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路(1)内能变化量ΔU。①由气体温度变化分析ΔU。温度升高,内能增加,ΔU>0;温度降低,内能减少,ΔU0,吸热;Q