1、1.高考对本专题知识的考查以非选择题的形式为主，难度中等偏下，分值815分 2.主要考查分子动理论的基本观点，热现象的微观解释，热力学第一定律与气体状态参量结合进行热学分析及气体实验定律和理想气体状态方程的应用等.,考 情 分 析,2说明分子永不停息地做无规则运动的两个实例 (1)布朗运动 研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒 运动特点：无规则、永不停息 相关因素：颗粒大小，温度 物理意义：说明液体或气体分子永不停息地做无规则热运动 (2)扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象产生原因：分子永不停息地做无规则运动,3分子间的相互作用力和分子势能 (1)分子力定义：分子间同时存在着相互作
2、用的引力和斥力，分子力是引力和斥力的合力分子力与分子间距离的关系如图121所示 规律：引力和斥力均随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快；都随分子间距离的减小而增加，但斥力增加得更快,图121,(2)分子势能 分子力做功与分子势能变化的关系：当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增加分子势能与分子间距离的关系： 如图122所示 由分子势能和分子间距离的关系图 线可知，若选取无穷远处分子势能 为零，横轴以下分子势能均为负值，当分子间距离为r0时，分子势能最小,图122,二、固体、液体和气体 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
3、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、不浸润、毛细现象等,气体实验定律和理想气体状态方程的适用条件均是一定质量的理想气体,三、物体的内能及热力学定律 1决定物体内能的因素,2热力学第一定律 (1)公式：UQW (2)符号规则：当外界对物体做功时W取正，物体克服外力做功时W取负；当物体从外界吸热时Q取正，物体向外界放热时Q取负；U为正表示物体内能增加，U为负表示物体内能减小,3热力学第二定律 (1)两种表述 表述一：热
4、量不能自发地从低温物体传递到高温物体 表述二：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他变化 (2)意义：揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程具 有方向性,(1)在应用热力学第一定律时，要充分考虑改变内能的两个因 素：做功和热传递例如物体吸热内能不一定增加，因为吸热的同时还可能对外做功 (2)若研究对象是一定质量的理想气体，其内能完全由温度决 定当气体被压缩时，外界对气体做正功；气体体积增大时，气体对外界做功 (3)绝热过程即Q0(注意此时温度不一定不变)等容过程气 体和外界都不做功,(2)分子间距的估算方法 设想气体分子均匀分布，每个分子占据一定的体积假设为立方体，分子位于每
5、个立方体的中心，每个小立方体的边长就是分子间距；假设气体分子占据的体积为球体，分子位于球体的球心，则分子间距离等于每个球体的直径 二、对热力学定律的辨析 1热力学第一定律和第二定律的区别 (1)根据热力学第一定律，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,(2)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 (3)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 (4)热力学第二定律是反映自然界过程进行的方向和条件的
6、一个规律，它指出自然界中出现的过程是有方向性的,2热力学第二定律的微观意义系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化过程 (1)在机械能通过做功转化为内能的过程中，自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发地进行，即不可能由大量分子无规则的热运动自动转变为有序运动 (2)热传递的过程中，自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，其逆过程不能自发地进行,(3)大量分子无序运动状态变化的方向总是向无序性增大的方向进行，即一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义,(1)应用热力学第一定
7、律时，要注意各符号正负的规定并 要充分考虑改变内能的两个因素：做功和热传递不能认为物体吸热(或对物体做功)物体的内能一定增加 (2)对气体做功的正负由气体的体积决定，气体体积增大， 气体对外做功，W为负值，气体体积减小，外界对气体 做功，W为正值.,三、理想气体状态方程的应用步骤 1选对象根据题意，选出所研究的某一部分气体，这部分气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定 2找参量找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p、V、T数值或表达式，压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式,3认过程过程表示两个状态之间的一种变化方式，除题中条件已
8、直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定认清变化过程是正确选用物理规律的前提 4列方程根据研究对象状态变化的具体方式，选用气 体状态方程或某一实验定律，代入具体数值，求出结果，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义,(1)应用理想气体状态方程或气体实验定律解题时，一定要 选取一定质量的理想气体 (2)在利用三个实验定律时，一定要弄清是哪一个参量没有 变化，从而应用不同的实验定律.,例1 已知气泡内气体的密度为1.29 kg/m3，平均摩尔质量为0.029 kg/mol.阿伏加德罗常数NA6.021023 mol1，取气体分子的平均直径为21010
9、m，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值(结果保留一位有效数字),思路点拨 气泡内的气体完全变成液体，其体积就是所有气体分子的体积的总和,答案 1104,(1)固体、液体分子看作球体，分子间紧靠在一起. (2)状态变化时分子数不变,答案：C,例2 (1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是_(填写选项前的字母) A气体分子间的作用力增大 B气体分子的平均速率增大 C气体分子的平均动能减小 D气体组成的系统的熵增加,(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过
10、程中的气泡_(填“吸收”或“放出”)的热量是_J气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了_J.,思路点拨 气体温度的变化决定气体分子平均动能和分子平均速率的变化规律，而分子间距的变化引起分子间作用力大小的变化，气体吸放热情况和内能变化则由热力学第一定律进行判断,解析 (1)掌握分子动理论和热力学定律才能准确处理本题气泡的上升过程气泡内的压强减小，温度不变，由玻意耳定律知，上升过程中体积增大，微观上体表为分子间距增大，分子间作用力减小，由温度不变可知气体分子的平均动能、平均速率不变，此过程为自发过程，故熵增大D项正
11、确 (2)本题从热力学第一定律入手，抓住理想气体的内能只与温度有关的特点进行处理理想气体等温过程中内能不变，由热力学第一定律UQW，气体对外做功0.6 J，则一定同时从外界吸收热量0.6 J，才能保证内能不变而温度上升的过程，气体从外界吸热0.3 J，又对外做功0.1 J，所以内能增加了0.2 J.,答案 (1)D (2)吸收 0.6 0.2,(1)应用热力学第一定律时，要注意U、W、Q的符号规定和意义，同时注意特殊过程的含义，如绝热过程Q0，体积不变W0. (2)对理想气体，因分子间无相互作用力，分子势能为0，所 以理想气体的内能只跟温度的高低和分子个数有关.,2在一个大气压下，水在沸腾时，
12、1 g水吸收2263.8 J的热量 后由液态变成同温度的气态，其体积由1.043 cm3变为1676 cm3，求：(1)1 g水所含的分子数；(2)体积膨胀时气体对外界做的功；(3)气体的内能变化(大气压强p01.0105 Pa，水的摩尔 质量为M18 g/mol，阿伏加德罗常数NA6.01023mol1),答案： (1)3.31022个 (2)167.5 J (3)增加2096.3 J,例3 图123中系统由左右两个侧壁 绝热、底部、截面均为S的容器组成 左容器足够高，上端敞开，右容器上 端由导热材料封闭两个容器的下端 由可忽略容积的细管连通,图123,容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气
13、，B上方封有氢气大气的压强为p0，温度为T0273 K，两个活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1p0.系统平衡时，各气体柱的高度如图所示现将系统的底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8 h氮气和氢气均可视为理想气体求 (1)第二次平衡时氮气的体积； (2)水的温度,思路点拨,答案 (1)2.7hS (2)368.55 K,在应用气体实验定律和理想气体状态方程解决有关气体问题时，应注意以下几点： (1)分析确定所选取的研究对象状态变化前后的状态参量 (2)根据状态变化规律选取适当的方程列式 (
14、3)气柱长度变化和压强变化之间的数量关系.,3(2010吉林模拟)如图124所示，一圆柱形容器竖直放置，用活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h.现通过电热丝给气体加热一段时间，使活塞缓慢上升了h.若这段时间内气体吸收的热量为Q.已,图124,知大气压强为p0，重力加速度为g，不计容器向外散失的热量及活塞与容器间的摩擦求： (1)气体的压强； (2)这段时间内气体的内能增加了多少？ (3)这段时间内气体的温度升高了多少？,例4 带有活塞的汽缸内封闭一定量 的理想气体气体开始处于状态a，然 后经过过程ab到达状态b或经过过程ac 到状态c，b、c状态温度
15、相同，如图12 5所示设气体在状态b和状态c的压强 分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则 ( ) Apbpc，QabQac Bpbpc，QabQac Cpbpc，QabQac Dpbpc，QabQac,图125,思路点拨 从VT图象上得出体积变化和温度变化的特点，确定出pb、pc的关系，W和U的正负及大小特点，再由热力学第一定律得出Q的大小关系,解析 因为b、c两状态的温度相同，体积不同，由pbVbpcVc可知，因VbVc，所以pbpc；由a到c，体积不变，气体不对外界做功，由a到b，体积增大，气体对外界做功，两个过程温度升高相同，内能的增加量相同，由UWQ可
16、知，因Wab0，所以QabQac，故C正确,答案 C,解答这类问题时，一般先由状态变化图象确定体积和温度的变化情况，进而确定W和U的符号，再由热力学第一定律确定气体的吸放热情况.,4(2010宁德模拟)一定质量的理想气体，由初始状态A开始， 按图126中箭头所示的方向进行了一系列状态变化，最后又回到初始状态A，即ABCDA(其中AD、BC与纵轴平行，AB、CD与横轴平行)，这一过程称为一个循环，则,图126,(1)由AB，气体分子的平均动能_(填“增大”“减少”或 “不变”) (2)由BC，气体的内能_ (填“增大”“减少”或 “不变”) (3)由CD，气体_热量(填“吸收”或“放出”) (4)已知气体在A状态时的温度为300 K，求气体在该循环过程中的最高温度为多少,答案：(1)增大 (2)减少 (3)放出 (4)900 K,点击此图片进入电子稿,
