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专题九选修3-3热学一、主干知法必记1.分子动理论与统计观点(1)物体是由大量分子组成的分子模型:a.球体,直径d=36V0;b.立方体,边长d=3V0。一般分子大小的数量级为10-10 m,分子质量的数量级为10-26 kg,1 mol任何物质含有的分子数为6.021023个。(2)分子永不停息地做无规则运动扩散现象和布朗运动是分子无规则运动的证明。温度越高,扩散越快;颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈。(3)分子间存在着相互作用力分子间同时存在引力和斥力,实际表现的分子力是它们的合力。引力和斥力都随着距离的增大而减小,但斥力比引力变化得快。2.气体分子运动速率的统计分布:“中间多,两头少”。3.温度内能(1)温度:分子平均动能的标志。(2)内能:物体所有分子动能和分子势能的总和。物体的内能与温度、体积及物质的量有关。4.晶体和非晶体(1)晶体分为单晶体和多晶体。晶体有确定的熔点。晶体内原子排列是有规则的。单晶体物理性质各向异性,多晶体的物理性质各向同性。(2)非晶体无确定的熔点,外形不规则,原子排列不规则。5.液体(1)表面张力:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势。(2)液晶:具有液体的流动性,具有单晶体的各向异性。光学性质随所加电压的改变而改变。6.气体实验定律(1)气体实验定律玻意耳定律(等温变化):pV=C或p1V1=p2V2。查理定律(等容变化):pT=C或p1T1=p2T2。盖吕萨克定律(等压变化):VT=C或V1T1=V2T2。(2)理想气体状态方程:pVT=C或p1V1T1=p2V2T2。7.饱和汽、未饱和汽和饱和汽压(1)饱和汽:与液体处于动态平衡的蒸汽。(2)未饱和汽:没有达到饱和状态的蒸汽。(3)饱和汽压:饱和汽所具有的压强。特点:液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的体积无关。8.相对湿度:空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比。9.热力学定律(1)热力学第一定律:U=W+Q。(2)热力学第二定律表述一:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化(按热传导的方向性表述)。表述二:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化(按机械能和内能转化过程的方向性表述)。注意:第一类永动机违反了能量守恒定律,第二类永动机违反了热力学第二定律。二、易错知识点拨1.错误地将布朗运动中小颗粒的运动当成分子的运动。课本中描绘出的图像是某固体微粒每隔30 s的位置的连线,并不是该微粒的运动轨迹。2.混淆分子势能与体积有关和分子势能由体积决定。3.误以为物理性质各向同性的一定是非晶体。4.误以为液面分子间只有引力,没有斥力,所以液体表面具有收缩的趋势。5.应用热力学第一定律时不能正确判断正、负号。6.错误地认为外界对物体做功,内能一定增加。7.错误地认为物体吸收热量,内能一定增加。8.误以为温度升高,气体压强一定增大。9.混淆等温膨胀和绝热膨胀。10.对热力学第二定律中的“不能”“自发”等不理解。11.混淆相对湿度和绝对湿度。12.关注其一,忽视另一。如液化与降温和增压两个因素有关;气体压强与温度和体积有关;内能改变与做功和热传递有关等。三、保温训练1.(1)下列说法中正确的是。A.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点D.当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时,分子间的距离越大,分子势能越大E.热量能够从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体(2)某同学研究一定质量理想气体的状态变化,得出如图所示的p-t图像。已知在状态B时气体的体积VB=3 L,求:气体在状态A的压强;气体在状态C的体积。答案(1)BCD(2)0.75 atm2 L2.(1)下列说法正确的是。A.热量可以从低温物体传到高温物体,而不引起其他变化B.温度升高,说明物体中所有分子的动能都增大C.气体对容器壁有压强是气体分子对容器壁频繁碰撞的结果D.分子间的距离增大时,分子间的引力和斥力都减小E.在一个绝热容器内,不停地搅拌液体,可使液体的温度升高(2)如图所示,竖直圆筒固定不动,粗筒横截面积是细筒的3倍,细筒足够长。粗筒中A、B两轻质活塞间封有一定质量的空气(可视为理想气体),气柱长L=20 cm。活塞A上方的水银深H=15 cm,两活塞的重力及与筒壁间的摩擦不计,用外力向上托住活塞B使之处于平衡状态,水银面与粗筒上端相平。现使活塞B缓慢上移,直至水银的13被推入细筒中,求活塞B上移的距离。(设在整个过程中气柱的温度不变,大气压强p0相当于75 cm的水银柱产生的压强)答案(1)CDE(2)7 cm3.(1)如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中,AB和CD为等温过程,BC和DA为绝热过程(气体与外界无热量交换)。该循环过程中,下列说法正确的是。A.AB过程中,气体的内能不变B.BC过程中,气体分子的平均动能增大C.CD过程中,气体分子数密度增大,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多D.DA过程中,外界对气体做的功小于气体内能的增加量E.若气体在AB过程中吸收63 kJ的热量,在CD过程中放出38 kJ的热量,则气体完成一次循环对外做的功为25 kJ(2)如图所示为一气体温度计的结构示意图。储有一定质量理想气体的测温泡P通过细管与水银压强计左管A相连,压强计右管B和C与大气相通。当测温泡P浸在冰水混合物中,上下移动右管B调节水银面的高度,使压强计左右两管的水银面恰好都位于刻度尺的零刻度处。后将P放入待测恒温槽中,上下移动右管B,使A中水银面仍在刻度尺的零刻度处,此时,C中水银面在刻度尺的15.2 cm刻度处。(已知外界大气压强为1个标准大气压,1标准大气压相当于76 cm高的水银柱产生的压强)()求恒温槽的温度;()若将刻度尺上的刻度改为对应的温度值,则温度的刻度是否均匀。答案(1)ACE(2)()54.6 ()均匀4.(1)下列说法中正确的是()A.分子间的距离增大时,分子势能一定增大B.晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点C.根据热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传到高温物体D.物体吸热时,它的内能可能不增加E.一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热(2)如图甲所示,竖直放置的汽缸内壁光滑,横截面积为S=110-3 m2。活塞的质量为m=2 kg,厚度不计。在A、B两处设有限制装置,使活塞只能在A、B之间运动,B下方汽缸的容积为1.010-3 m3,A、B之间的容积为2.010-4 m3,外界大气压强p0=1.0105 Pa。开始时活塞停在B处,缸内气体的压强为0.9p0,温度为27 。现缓慢加热缸内气体,直至327 。取g=10 m/s2。求:活塞刚离开B处时气体的温度t2;缸内气体最后的压强;在图乙中画出整个过程中的p-V图线。答案(1)BDE(2)127 1.5105 Pa见解析图解析(1)分子间的距离有一个特殊值r0,此位置分子间引力与斥力平衡,分子势能最小,当分子间的距离小于r0时,分子势能随分子间距离的增大而减小,当分子间的距离大于r0时,分子势能随分子间距离的增大而增大,选项A错误;根据热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化,在有外力做功的情况下热量可以从低温物体传到高温物体,选项C错误。(2)活塞刚离开B处时,设气体的压强为p2,由二力平衡可得p2=p0+mgS解得p2=1.2105 Pa由查理定律得0.9p0273+t1=p2273+t2解得t2=127 设活塞最终移动到A处,缸内气体最后的压强为p3,由理想气体状态方程得p1V0273+t1=p3V3273+t3解得p3=1.5105 Pa因为p3p2,故活塞最终移动到A处的假设成立如图所示
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