高考物理 考前冲刺大题精做 专题09 热学

2013年高考物理考前冲刺大题精做专题09热学【2013高考会这样考】1.掌握布朗运动的特点，了解布朗运动与扩散运动的区别.2.掌握宏观量与微观量之间的关系式，理解阿伏加德罗常数的桥梁作用.3.会分析分子力、分子势能的综合问题.4.了解固体、液体、气体的微观结构.5.理解温度是分子平均动能的标志，内能及其与机械能的区别、联系.6.了解晶体、非晶体、表面张力、饱和蒸汽、未饱和蒸汽、相对湿度等概念.7.掌握气体实验定律的定性分析及图象的理解.8.掌握封闭气体压强的求解.9.理解热力学定律，并能与能量守恒结合分析与气体有关的热现象.10.掌握用油膜法估测分子大小的实验原理、方法.11.根据新课标考纲要求，高考在本章出计算题的可能性较大，因此对涉及到计算的知识点，如微观量的估算、热力学第一定律、能量守恒定律、气体实验定律的应用要引起高度重视.【原味还原高考】一、分子动理论1.物质是由大量分子组成的(1)分子的大小①一般分子直径的数量级:10-10m②估测的方法:油膜法(2)一般分子质量的数量级:10-26kg(3)阿伏加德罗常数:①1mol的任何物质都含有相同的粒子数，用符号NA表示，NA=6.02×1023mol-1.②NA是联系宏观量和微观量的桥梁,(4)分子模型①球体模型直径为②立方体模型边长为d=2.分子永不停息地做无规则热运动(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)布朗运动的特点：永不停息、无规则运动；颗粒越小，运动越剧烈；温度越高，运动越剧烈,运动轨迹不确定.3.分子间存在着相互作用力(1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力.(2)分子力是分子间引力和斥力的合力.(3)r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离，其数量级为10-10m.(4)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，但总是斥力变化得较快.①r=r0时，F引=F斥，分子力F=0；②rr0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F斥比F引增大得更快，分子力F表现为斥力;③rr0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F斥比F引减小得更快，分子力F表现为引力;④r10r0(10-9m)时，F引、F斥迅速减弱，几乎为零，分子力F≈0.【特别提醒】1.固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的球体，分子的体积仅适用于固体和液体，对气体不适用.2.对于气体分子,d=的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.3.阿伏加德罗常数是联系微观与宏观数量的桥梁.【方法技巧】处理微观量估算问题的方法1.微观物理量:分子质量m0，分子体积V0，分子直径d.2.宏观物理量:物体的质量M，体积V，密度ρ，摩尔质量MA，摩尔体积VA.3.阿伏加德罗常数是联系微观与宏观数量的桥梁，根据质量、摩尔质量或(体积、摩尔体积)，求出摩尔数，进而求分子数.【特别提醒】1.布朗运动不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，是液体分子无规则热运动的间接反映.2.布朗运动只能发生在气体、液体中，而扩散现象在气体、液体、固体之间均可发生.布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关.3.因分子间的引力和斥力同时存在，且都随间距变化，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，再根据合力做功情况判断分子势能的变化.二、物体的内能1.分子平均动能:物体内所有分子动能的平均值.标志：温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大.2.分子势能:由分子间的相互作用和相对位置决定的能量.它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为:(1)当rr0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大.(2)当rr0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大.(3)当r=r0时，分子势能最小，但不为零，是负值，因为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.3.物体的内能:物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和.(1)决定内能的因素①微观上：分子动能、分子势能、分子个数.②宏观上：温度、体积、物质的量(摩尔数).③一定质量的理想气体的内能只由温度决定.(2)改变物体的内能的两种方式①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.②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.【特别提醒】1.温度相同的任意两个物体分子平均动能相同，如温度相同的氢气和氧气分子平均动能相同，但由于氢气分子质量小于氧气分子质量，故氢气分子平均速率大于氧气分子平均速率.2.物体的体积越大，分子势能不一定就越大，也有少数物体(如水变成冰)，体积变大，分子势能反而变小.3.任何物体都有内能.4.当一个系统的内能发生变化时，一定要分析做功和热传递两种可能性，不能遗漏其中一种.三、热力学定律与能量守恒定律1.热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和.(2)表达式:ΔU=Q＋W(3)符号规定做功W外界对物体做功W＞0物体对外界做功W＜0吸、放热Q物体从外界吸收热量Q＞0物体向外界放出热量Q＜0内能变化ΔU物体内能增加ΔU＞0物体内能减少ΔU＜02.热力学第二定律(1)表述一:热量不能自发地从低温物体传到高温物体.(2)表述二:不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响.3.能量守恒定律(1)能量守恒定律的内容：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，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变.(2)条件性：能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的.例如，机械能守恒定律具有适用条件，而能量守恒定律是无条件的，是一切自然现象都遵守的基本规律.(3)两类永动机①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.不能制成的原因：违背能量守恒定律.②第二类永动机:从单一热库吸收热量并把它全部用来对外做功，而不引起其他变化的机器.不能制成的原因：违背热力学第二定律.【特别提醒】1.应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统.2.应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义.3.热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性.(自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性).4.虽然功与热量具有相同的单位，但二者是完全不同的两个概念，在能量守恒定律的表达式中只存在能量，不存在功.四、固体和液体1.固体晶体有确定熔点:例如,石英、云母、明矾、(1)固体食盐、味精、蔗糖等是晶体非晶体无确定熔点:例如,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体(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.(3)各向异性: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，这叫做各向同性.2.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10-10m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，浸润与不浸润也是表面张力的表现.(3)液晶：液晶是一种特殊的物质，它既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性，液晶在显示器方面具有广泛的应用.【名师点睛】1.只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体.2.只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体.3.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.4.金属是多晶体，所以它是各向同性的.5.表面张力使液体自动收缩，由于有表面张力的作用，液体表面有收缩到最小的趋势，表面张力的方向沿液面切线方向.五、气体1.描述气体的状态参量(1)两种温标——摄氏温标和热力学温标①两种温标的比较：两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值不同，但它们表示的温度间隔是相同的，即每一份的大小相同，Δt=ΔT.②两种温标的单位:摄氏温标的单位是摄氏度(℃),热力学温标的单位是开尔文(K).(2)三个状态参量的比较参量意义单位换算关系宏观上微观上温度(T)表示物体的冷热程度表示分子的平均动能大小国际单位:开尔文(K)常用单位:摄氏度(℃)T=t+273.15K压强(p)取决于气体的温度和体积取决于气体分子的平均动能和分子数密度国际单位:帕斯卡(Pa)常用单位:大气压(atm)1atm=1.013×105Pa=760mmHg体积(V)气体所充满的容器的容积气体分子所占据的空间国际单位:m3常用单位:升(L)1m3=103L=106mL(3)气体的状态及变化①对于一定质量的气体，如果温度、体积、压强这三个量都不变，我们就说气体处于一定的状态.②一定质量的气体，p与T、V有关，三个参量中不可能只有一个参量发生变化，至少有两个或三个同时改变.2.气体实验定律、理想气体状态方程(1)理想气体①严格遵从气体实验定律的气体叫理想气体.②实际气体在温度不太低、压强不太大时可当做理想气体处理.③理想气体是不存在的，它是实际气体在一定程度的近似，是一种理想化模型.一些不易液化的气体如氢气、氧气、氮气、氦气，在常温下，可按理想气体处理.(2)玻意耳定律①内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比.②公式：pV=C或p1V1=p2V2.③微观解释：一定质量的某种理想气体，分子的总数是一定的，在温度保持不变时，分子的平均动能保持不变，气体的体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大，反之亦然，故气体的压强与体积成反比.(3)查理定律①内容:一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比.②公式:③微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度不变，在这种情况下，当温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大.(4)盖—吕萨克定律①内容:一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比.②公式:③微观解释：一定质量的某种理想气体，当温度升高时，分子的平均动能增大，要保持压强不变，只有增大气体的体积，减小分子的密集程度.(5)理想气体状态方程①内容:一定质量的理想气体，从状态1变到状态2时，尽管p、V、T都可能改变，但压强跟体积的乘积与热力学温度的比值不变.②公式:。3.有关图象的处理方法(1)利用垂直于坐标轴的线作辅助线分析同质量、不同温度的两条等温线，不同体积的两条等容线，不同压强的两条等压线的关系.例如：如图所示，V1对应虚线为等容线，A、B是等容线与T2、T1两线的交点，可以认为从B状态通过等容升压到A状态，温度必然升高，所以T2＞T1.如图所示，T1对应虚线为等温线，A、B为等温线与V2、V1两线的交点，从B状态到A状态压强增大，体积一定减小，所以V2＜V1.(2)一定质量的气体不同图象的比较类别图线特点举例p-VpV=CT(其中C为恒量),即pV之积越大的等温线离原点越远p-p=CT斜率k=CT,即斜率越大,温度越高p-T斜率即斜率越大,体积越小V-T斜率即斜率越大,压强越小【特别提醒】1.温度是决定一个系统和另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，一切达到热平衡状态的系统都具有相同的温度.2.热力学温度的零值是低温的极限，只能接近不能达到.即热力学温度无负值.3.温度是大量分子热运动的集体行为，对个别分子说温度无意义.【特别提醒】1.封闭气体对器壁的压强处处相等.2.求解液体内部深度为h处的总压强时，不要忘记液面上方气体的压强.3.注意区别封闭气体的压强和大气压强.【方法技巧】几种常见情况的压强计算1.系统处于平衡状态下的气体压强计算方法(1)液体封闭的气体压强的确定①