高考物理总复习 第十三章 第1课 分子动理论 热力学定律课件

第一单元热第一单元热 学学 理理 论论第第1课分子动理论热力学定律课分子动理论热力学定律第十三章热学第十三章热学知能要求与高考展望知能要求与高考展望1掌握分子动理论的内容及其实验基础掌握分子动理论的内容及其实验基础2理解热力学第一定律及能量守恒定律理解热力学第一定律及能量守恒定律3通过自然界中宏观过程的方向性，理解热通过自然界中宏观过程的方向性，理解热力学第二定律力学第二定律4考查以选择题为主考查以选择题为主课课 前前 自自 修修1.物质是由大量分子组成的物质是由大量分子组成的(1)一般分子直径的数量级为一般分子直径的数量级为_m，说明分子的，说明分子的体积极其微小体积极其微小(2)一般分子的质量的数量级为一般分子的质量的数量级为_ kg.(3)阿伏加德罗常数：阿伏加德罗常数：1 mol的任何物质都含有相同的的任何物质都含有相同的粒子数，其值粒子数，其值NA6.021023mol1.1010101010102727101026262分子的热运动分子的热运动(1)扩散现象：物质相互渗透而彼此进入对方的过程温扩散现象：物质相互渗透而彼此进入对方的过程温度越高，扩散度越高，扩散_(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的_的永不停息的无规则运动，它是的永不停息的无规则运动，它是_而产生的颗粒越小，而产生的颗粒越小，运动就越明显；温度越高，运动越运动就越明显；温度越高，运动越_，布朗运动，布朗运动_液体分子的运动，是分子热运动的反映液体分子的运动，是分子热运动的反映越快越快固体颗粒固体颗粒大量的液体分子对固体颗粒的撞击大量的液体分子对固体颗粒的撞击激烈激烈不是不是3分子力分子力(1)分子间同时存在相互作用的分子间同时存在相互作用的_和和_， 其合力叫做分子力其合力叫做分子力(2)特点：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增特点：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而大而_，随分子间距离的减小而，随分子间距离的减小而_，但斥力，但斥力比引力变化比引力变化_引力引力斥力斥力减小减小增大增大更快更快4物体的内能物体的内能(1)分子的平均动能：物体内分子热运动的动能的平均值分子的平均动能：物体内分子热运动的动能的平均值叫分子的平均动能叫分子的平均动能_是分子平均动能的标志温度越是分子平均动能的标志温度越高，分子的平均动能高，分子的平均动能_(2)分子势能：由分子间的相互作用和分子势能：由分子间的相互作用和_决定的能决定的能量叫分子势能量叫分子势能分子势能的大小与物体的体积有关，即与分子间的距离分子势能的大小与物体的体积有关，即与分子间的距离有关有关当分子间的距离当分子间的距离rr0时，分子势能随分子间的距离增时，分子势能随分子间的距离增大而大而_；温度温度越大越大相对位置相对位置增大增大当当rr0时，分子势能随分子间的距离减时，分子势能随分子间的距离减小而小而_；当当rr0时，分子势能最小，但是否为零时，分子势能最小，但是否为零要看参考零势点的位置要看参考零势点的位置(3)物体的内能：物体内所有分子的物体的内能：物体内所有分子的_的总和叫做物体的内能的总和叫做物体的内能增大增大动能和势能动能和势能5气体分子运动速率的统计规律气体分子运动速率的统计规律分子速率按一定的规律分布：在一定的温度下，各种分子速率按一定的规律分布：在一定的温度下，各种不同速率范围内的分子数在总分子数中所占的比例是确定不同速率范围内的分子数在总分子数中所占的比例是确定的，总体上表现出的，总体上表现出“_”的分布规律的分布规律6热力学第一定律热力学第一定律(1)改变物体内能的两种方式改变物体内能的两种方式改变物体内能的两种方式：改变物体内能的两种方式：_和和_中间多、两头少中间多、两头少做功做功热传递热传递做功和热传递改变内能是做功和热传递改变内能是_的，但本质不同：做的，但本质不同：做功是内能与其他形式的能发生功是内能与其他形式的能发生_，热传递只是内能在不，热传递只是内能在不同物体之间的同物体之间的_(2)热力学第一定律热力学第一定律内容：当外界跟物体同时发生做功和热传递的过程时，内容：当外界跟物体同时发生做功和热传递的过程时，物体内能的增量物体内能的增量U等于外界对物体做的功等于外界对物体做的功W和物体吸收的热量和物体吸收的热量Q的总和的总和表达式：表达式：_.符号法则：外界对物体做功，符号法则：外界对物体做功，W取取_，物体对外界做，物体对外界做功，功，W取取_；物体吸收热量，；物体吸收热量，Q取取_，物体放出热量，物体放出热量，Q取取_；物体内能增加，；物体内能增加，U取取_，物体内能减少，物体内能减少，U取取_等效等效转化转化转移转移UUW WQ Q正正负负正正负负正正负负7能量守恒定律能量守恒定律(1)能量守恒定律的定义能量守恒定律的定义能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式种形式_成为另一种形式，或者从一个物体成为另一种形式，或者从一个物体_到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变(2)第一类永动机第一类永动机不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器叫不消耗任何能量，却源源不断地对外做功的机器叫_，它违背了，它违背了_，因此，这种，因此，这种机械不可能制造出来机械不可能制造出来转化转化转移转移第一类永动机第一类永动机能的转化与守恒定律能的转化与守恒定律8热力学第二定律热力学第二定律(1)热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述按热传导的方向性表述为：不可能使热量由按热传导的方向性表述为：不可能使热量由_传递到传递到_而不引起其他变化而不引起其他变化按机械能与内能转化的方向性表述为：不可能从按机械能与内能转化的方向性表述为：不可能从_ ，并把它全部用来，并把它全部用来_，而不引起其他变化，而不引起其他变化低温物体低温物体高温物体高温物体单一热源吸收热量单一热源吸收热量做功做功(2)热力学第二定律的实质热力学第二定律的实质自然界中自发的热现象的宏观过程都具有自然界中自发的热现象的宏观过程都具有_性性(3)第二类永动机第二类永动机只从单一热源吸热，使之只从单一热源吸热，使之_用来做功，用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机方向方向全部全部重重 难难 突突 破破1.微观量估算的基本方法微观量估算的基本方法(1)微观量：分子体积微观量：分子体积V0、分子直径、分子直径d、分子质量、分子质量m0.(2)宏观量：物体的体积宏观量：物体的体积V、摩尔体积、摩尔体积Vm、物体的质量、物体的质量m、摩尔质量摩尔质量M、物体的密度、物体的密度.(3)关系关系2分子间的相互作用力分子间的相互作用力如图所示，分子间的引力和斥力都随分子间距如图所示，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，但总离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快是斥力变化得较快rr0时，时，F引引F斥斥，分子力，分子力F0；rr0时，时，F引引和和F斥斥都随距离的增大而减小，但都随距离的增大而减小，但F斥斥比比F引引减小得更快，分子力减小得更快，分子力F表现为引力；表现为引力；r10r0(109 m)时，时，F引引、F斥斥迅速减弱，几乎为零，迅速减弱，几乎为零，分子力分子力F0.3分子势能分子势能分子势能是由分子间相对位置决定的，它随着物体体积分子势能是由分子间相对位置决定的，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：的变化而变化，与分子间距离的关系为：(1)当当rr0时，分子力表现为引力，随着时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子的增大，分子引力做负功，分子势能增大；引力做负功，分子势能增大；(2)当当rr0时，分子力表现为斥力，随着时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子的减小，分子斥力做负功，分子势能增大；斥力做负功，分子势能增大；(3)当当rr0时，分子势能最小，但不一定为零，可为负时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零(4)分子势能曲线如图所示分子势能曲线如图所示4对热力学第一定律的理解对热力学第一定律的理解(1)符号规定符号规定.做功做功W外界对物体做功外界对物体做功W0物体对外界做功物体对外界做功W0物体向外界放出热量物体向外界放出热量Q0物体内能减少物体内能减少UW2，Q1U2BW1W2，Q1Q2，U1U2CW1U2DW1W2，Q1Q2，U1U2解析：解析：由热力学第一定律：由热力学第一定律：U1W1Q1，U2W2Q2，若通过压强不变的过程实现体积膨胀，则由，若通过压强不变的过程实现体积膨胀，则由 为为恒量，可知温度必定升高，对理想气体，内能必定增大，恒量，可知温度必定升高，对理想气体，内能必定增大，U10，W10，且，且|Q1|W1|；若通过温度不变的过程；若通过温度不变的过程实现体积膨胀，温度不变，内能不变，实现体积膨胀，温度不变，内能不变，U20，W20，且，且|Q2|W2|，则，则U1U2；由于气体对外做功的过；由于气体对外做功的过程中，体积膨胀，通过温度不变的方式，由程中，体积膨胀，通过温度不变的方式，由 为恒量，为恒量，可知压强必定减小，则平均压强比通过压强不变的过程时可知压强必定减小，则平均压强比通过压强不变的过程时的压强要小，故的压强要小，故W1W2，Q1Q2.B选项正确选项正确答案答案：BpVTpVT方法点窍方法点窍：热力学第一定律反映功、热量与内能：热力学第一定律反映功、热量与内能改变量之间的定量关系：改变量之间的定量关系：UWQ，使用时注意符，使用时注意符号法则号法则( (简记为：外界对系统取正，系统对外界取负简记为：外界对系统取正，系统对外界取负) ).对理想气体，对理想气体，U仅由温度决定，仅由温度决定，W仅由体积决定，绝仅由体积决定，绝热情况下，热情况下，Q0.随随 堂堂 训训 练练1做布朗运动实验，得到某个做布朗运动实验，得到某个观测记录如图图中记录的是观测记录如图图中记录的是()A分子无规则运动的情况分子无规则运动的情况B某个微粒做布朗运动的轨迹某个微粒做布朗运动的轨迹C某个微粒做布朗运动的速某个微粒做布朗运动的速度度时间图线时间图线D按等时间间隔依次记录的某按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线个运动微粒位置的连线错解：错解：错选错选A A、B B、C.C.主要是不能真正理解布朗运动主要是不能真正理解布朗运动的物理意义，不能把它与其他知识联系起来学习的物理意义，不能把它与其他知识联系起来学习解析：解析：布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故规则运动，而非分子的运动，故A A项错误；既然无规则所项错误；既然无规则所以微粒没有固定的运动轨迹，故以微粒没有固定的运动轨迹，故B B项错误；对于某个微粒项错误；对于某个微粒而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度时间图线，故时间图线，故C C项错误项错误答案：答案：D D2(2011广州市一模广州市一模)一定质一定质量的理想气体由状态量的理想气体由状态A变化到状态变化到状态B，压强随体积变化的关系如图所示，压强随体积变化的关系如图所示，这个过程这个过程()A气体的密度一直变小气体的密度一直变小 B气体的温度一直降低气体的温度一直降低C气体一直对外界做功气体一直对外界做功 D气体一直向外界放热气体一直向外界放热错解：错解：错选错选B B、D.D.一不能理解图线反映的气态变化规一不能理解图线反映的气态变化规律，对外做功看气体体积的变化，内能增大看气体的温度律，对外做功看气体体积的变化，内能增大看气体的温度变化；二不会根据热力学第一定律分析气体对外做功及内变化；二不会根据热力学第一定律分析气体对外做功及内能能增加增加时到底要吸热还是放热时到底要吸热还是放热解析：解析：根据等压变化的规律，根据等压变化的规律，V V增大，增大，T T也增大；根据也增大；根据对外、对内做功看气体体积的变化，内能增加还是减小看对外、对内做功看气体体积的变化，内能增加还是减小看气体的温度是升高还是降低；再根据热力学第一定律分析气体的温度是升高还是降低；再根据热力学第一定律分析气体对外做功及增加内能时必须吸收热量气体对外做功及增加内能时必须吸收热量答案：答案：ACAC