（北京专用）2020版高考物理大一轮复习专题十四热学课件.pptx

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1、考点清单,考点一 分子动理论、内能 考向基础 一、分子动理论 1.物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小极小分子直径的数量级为 10-10 m;分子直径可 用 油膜法 估测;分子大小计算有两种理想模型:一是 球模型 ,二是 立方体模型 。对气体分子,用上述模型只能估算出分子 间距离。 (2)分子的质量很小,一般物质分子质量的数量级是10-26 kg。 (3)分子的数目,a.阿伏加德罗常数定义:1 mol的任何物质中含有相同的粒子数,用符号 NA表示,NA= 6.021023 mol-1。 b.阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁。 NA= NA= (不适用于气体,M、Vmol表示1 mol物

2、质的质量和体 积) 2.分子永不停息地做无规则热运动 扩散现象和布朗运动都可以反映分子做无规则热运动。运动的剧烈程 度与温度有关。 (1)扩散现象:相互接触的物体互相进入对方的现象。温度 越高 , 扩散越快。,(2)布朗运动 产生的原因:来自各个方向的液体分子对颗粒碰撞的 不平衡 。 布朗运动的特点:布朗颗粒:布朗颗粒用肉眼不能直接看到,但在显微镜下能看到,因此用 肉眼看到的颗粒所做的运动,不能叫布朗运动。布朗颗粒的运动是 分子运动 的间接反映。,(3)布朗运动和分子热运动的比较,3.分子间存在着相互作用力 (1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,实际表现出来的是分子 引力和斥力的合力,一

3、般把这个合力叫分子力。 (2)分子力随分子间距离变化的关系:如图所示,分子间的引力和斥力都 随分子间距离的 增大 而减小,随分子间距离的 减小 而增 大,但引力不如斥力变化快(r0表示引力和斥力相等时的分子间距,其数 量级为10-10 m)。,r=r0时,F引=F斥,分子力F=0。 rr0时,F引F斥,分子力F为引力。 r10r0时,F引、F斥迅速减弱,几乎为零,分子力F0。 二、温度和内能 1.温度 一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。 2.两种温标 摄氏温标和热力学温标。关系:T=t+273.15 K。 3.分子平均动能:由于分子做热运动而具有的动能叫分子动能。物体内 所有分子动能的平均

4、值叫分子平均动能。 温度 是分子平均动能,的标志, 温度 越高,分子的平均动能越大。 4.分子势能 (1)定义:由分子间相对位置决定的势能叫分子势能。 (2)影响分子势能大小的因素 微观上:分子势能的大小与分子间距离有关。 已知r0表示分子间引力和斥力相等时的分子间距,当分子间距离rr0时, 分子势能随分子间距离增大而 增大 ; 当rr0时,分子势能随分子间距离减小而 增大 ; 当r=r0时,分子势能最小。 宏观上:影响分子势能的因素是物体的体积。,5.物体的内能 (1)定义:物体内所有分子动能和分子势能的总和。 (2)任何物体在任何情况下都具有内能。 (3)决定内能的因素 微观上:分子动能、

5、分子势能、分子个数。 宏观上:温度、体积、物质的量。 (4)改变物体的内能有两种方式 做功:当做功使物体的内能发生改变的时候,外界对物体做了多少功,物 体内能就增加多少;物体对外界做了多少功,物体内能就减少多少。 热传递:当热传递使物体的内能发生改变的时候,物体吸收了多少热量, 物体内能就增加多少;物体放出了多少热量,物体内能就减少多少。,考向突破 考向一 分子动理论的基本观点和实验依据,与阿伏加德罗常数有关的计算 (1)宏观物理量:物体的质量m,体积V,密度,摩尔质量M,摩尔体积Vmol。 (2)微观物理量:分子的质量m0,分子体积V0,分子直径d。 (3)阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微

6、观物理量的桥梁,根据油膜 法测出分子的直径,可算出阿伏加德罗常数;反过来,已知阿伏加德罗常 数,根据摩尔质量(或摩尔体积)就可以算出一个分子的质量(或一个分子 所占据的体积)。 分子的质量:m0= = 。 分子的体积:V0= = 。 分子的大小:球模型直径d= ,立方体模型边长d= 。,注意 公式V0= 仅适用于计算固体和液体分子的体积,对气体,V0 表示每个气体分子平均占有的空间体积。 对于气体分子,d= 的值并非气体分子直径的大小,而是两个相邻 的气体分子之间的平均距离。 在计算时要注意先建立分子的球模型或立方体模型。,例1 已知阿伏加德罗常数为NA,油酸的摩尔质量为M,密度为。则下 列选

7、项可表示一个油酸分子的质量或体积的有 ( ) A. B. C. D.,解析 一个油酸分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数,则有m0 = ,A正确,B错误;因为油酸分子间隙小,所以分子的体积等于摩尔体 积除以阿伏加德罗常数,摩尔体积Vmol等于摩尔质量M除以密度,则有V0 = = ,故C、D错误。,答案 A,考向二 温度和内能,分子力(F)、分子势能(Ep)与分子间距离(r)的关系如下: (1)当rr0时,分子间表现为引力,分子间距离增大时,分子力做负功,分子 势能增大,反之减小。 (2)当rr0时,分子间表现为斥力,分子间距离减小时,分子力做负功,分子 势能增大,反之减小。 (3)当r=r

8、0时,分子力为零,分子势能最小,但不一定为零(这与零势能面的 选取有关)。 (4)分子势能曲线(设r处势能为零)如图所示。,说明 分子势能的变化与分子力做功的关系,可用做功与能量变化的关 系来分析。由于势能具有相对性,所以分子势能的大小、正负与零势能 面的选取有关,一般选取无限远处为零势能面。因分子间的引力和斥力 同时存在,且都随着间距变化,所以分析分子力做功时,应先明确分子力 表现为什么力,在间距变化过程中做什么功,再根据分子力做功情况判 断分子势能的变化。,例2 关于两个分子之间的相互作用力和分子势能,下列判断正确的是 ( ) A.两分子处于平衡位置,分子间没有引力和斥力 B.两分子间距离

9、减小,分子间的引力和斥力都增大 C.两分子间距离减小,分子势能一定减小 D.两分子间距离增大,分子势能一定增大,解析 分子间同时存在引力和斥力,分子间的引力、斥力都随分子间距 离减小而增大;两分子处于平衡位置时,分子间引力和斥力等大反向,分 子力为零,A项错误,B项正确。分子势能在分子处于平衡位置时最小,此 时r=r0,当rr0时,随r的减小,分子势能增大;随r的增大,分子势能减小,C、 D项错误。,答案 B,考点二 固体、液体和气体 考向基础 一、固体 1.固体分为晶体和非晶体两类。 2.单晶体具有规则的几何形状,多晶体和非晶体没有规则的几何形状;晶 体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点。

10、3.有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,有些晶体沿不同方向的 光学性质不同,这类现象称为 各向异性 ,非晶体和多晶体在各个 方向的物理性质都是一样的,这类现象叫做 各向同性 。,4.晶体与非晶体的比较,注意 金属是多晶体,所以它是各向同性的。,二、液体 1.液体分子间距离比气体分子间距离小得多;液体分子间的作用力比固 体分子间的作用力要小;液体内部分子间的距离在10-10 m左右。 2.液体的表面张力 液体表面层分子间距离较大,因此分子间的作用力表现为引力;液体表 面存在 表面张力 ,使液体表面绷紧,浸润与不浸润也是分子力的 表现。 3.液晶 液晶是一种特殊的物质,它既具有液体的 流动性

11、,又具有某些晶 体的 各向异性 ,液晶在显示器方面具有广泛的应用。,三、气体 1.气体压强 (1)产生的原因 由于大量分子无规则运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压 力,作用在器壁 单位面积 上的压力叫做气体压强。 (2)决定因素 a.宏观上:取决于气体的温度和 体积 。 b.微观上:取决于分子的平均动能和分子的 密集程度 。,2.气体实验定律,3.理想气体的状态方程 (1)理想气体 宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵从 气体实验定律 的气体。实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气 体。 微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,即分子间无 分子势能 。 (

12、2)理想气体的状态方程 一定质量理想气体的状态方程: = 或 =C。 气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例。,考向突破 考向 气体实验定律、理想气体,气体实验定律的微观解释 (1)等温变化:一定质量的某种理想气体,温度保持不变时,分子的平均动 能不变。在这种情况下,体积减小时,分子的密集程度增大,气体的压强 增大。 (2)等容变化:一定质量的某种理想气体,体积保持不变时,分子的密集程 度保持不变。在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的 压强增大。 (3)等压变化:一定质量的某种理想气体,温度升高时,分子的平均动能增 大,只有气体的体积同时增大,使分子的密集程度减小,才

13、可能保持压强 不变。,例3 (多选)一定质量的理想气体,经等温压缩,气体的压强增大,用分子 动理论的观点分析,这是因为 ( ) A.气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大 B.单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多 C.气体分子的总数增加 D.气体分子数密度增大,解析 一定质量的理想气体经等温压缩,压强增大,体积减小,气体分子 总数不变,分子数密度增大,则单位时间内单位面积器壁上受到气体分 子的碰撞次数增多,但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变,故B、D 正确,A、C错误。,答案 BD,考点三 热力学定律与能量守恒定律 考向基础 一、热力学定律 1.热力学第一定律 (1)内容:外界对物

14、体做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和等于物体 内能的增量U。 (2)表达式:U=W+Q。 (3)符号规定,2.热力学第二定律 (1)克劳修斯表述:热量不能 自发地 从低温物体传到高温物体。 (2)开尔文表述: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 。 二、能量守恒定律 能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式 转化 为另一种形式,或者是从一个物体 转移 到别的物体,在转化或转 移的过程中,能量的总量保持不变。,考向突破 考向 热力学第一定律 1.热力学第一定律的应用 在运用热力学第一定律的表达式U=W+Q来分析问题时,必须理解它 的物理意义,掌握它的符号法

15、则。做功和热传递都可以使物体的内能发 生变化。如果物体跟外界同时发生做功和热传递,那么,外界对物体所 做的功与物体从外界吸收的热量之和等于物体内能的增量。 2.几种特殊情况 (1)若过程是绝热的,即Q=0,则W=U,外界对物体做的功等于物体内能的增量; (2)若过程中不做功,即W=0,则Q=U,物体吸收的热量等于物体内能的增量; (3)若过程的始末状态物体的内能不变,即U=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。,例4 关于热现象,下列说法正确的是 ( ) A.物体温度不变,其内能一定不变 B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能一定增大 C.外界对物体做功,物体的内

16、能一定增加 D.物体放出热量,物体的内能一定减小,解析 由热力学第一定律U=W+Q知,物体内能的变化由做功和热传 递共同决定,A、C、D错误。温度是物体分子平均动能的标志,物体温 度升高,其分子热运动的平均动能一定增大,B正确。,答案 B,方法技巧,方法1 微观量的测量与估算方法 用油膜法测定分子大小的原理:测出一滴油酸的体积V,测出一滴油酸形 成的单分子油酸薄膜的面积S,如果把分子看做球形,就可算出油酸分子 的直径d= 。分子虽然很小,但分子间有空隙,除一些有机物质的大分 子外,一般物质分子直径的数量级都是10-10 m。 例1 在“用油膜法估测分子大小”的实验中,已知实验室中使用的酒 精油

17、酸溶液每104 mL溶液中含有2 mL油酸,又用滴管测得每50滴这种酒 精油酸溶液的总体积为1 mL,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在 玻璃板上描出油膜的边界线,再把玻璃板放在画有边长为1 cm的正方形 小格的纸上(如图)。,(1)油膜占有的面积约为 cm2。 (2)油酸分子的大小d= m(结果保留一位有效数字)。,解析 (1)由图可以知道,油膜所占方格数是60(超过半个算一个,不足半 个舍去),则油膜的面积S=601 cm2=610-3 m2。 (2)每一滴酒精油酸溶液中含纯油酸的体积V= =410-6 mL=4 10-12 m3。 油酸分子的大小d= = m=710-10 m,答案 (

18、1)60 (2)710-10,方法2 物体内能变化的判断方法 1.用内能的定义判断 内能是组成物体所有分子的分子动能和分子势能的总和。影响内能的 因素在微观和宏观两方面的对应关系如下:,2.用热力学第一定律判断 热力学第一定律:U=W+Q。 外界对物体做功,W取正值,物体对外界做功,W取负值,对气体而言,体积 不变时,W=0;物体吸收热量,Q取正值,物体放出热量,Q取负值,绝热时,Q =0;物体内能增加,U取正值,物体内能减少,U取负值。,例2 下列说法中正确的是 ( ) A.分子之间的距离增大,分子势能一定增大 B.一定质量的0 的水变成0 的冰,其内能一定减小 C.物体温度升高了,说明物体一定从外界吸收了热量 D.物体从外界吸收热量的同时,外界对物体做功,物体的温度一定升高,解析 分子间距离增大时,分子势能不一定增大,当分子之间的距离小 于r0时,分子间距离增大,分子势能可能减小,故A错误;一定质量的0 的 水变成0 的冰的过程中要放出热量,其内能一定减小,故B正确;物体温 度升高了,说明物体可能从外界吸热或外界对物体做了功,故C错误;物 体从外界吸收热量的同时,外界对物体做功,则内能一定增大,但内能改 变可能影响温度和体积,故温度不一定升高,故D错误。,答案 B,