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專題九　選修3-3　熱學 一、主干知法必記 1.分子動理論與統(tǒng)計觀點 (1)物體是由大量分子組成的 ①分子模型:a.球體,直徑d=36V0π;b.立方體,邊長d=3V0。 ②一般分子大小的數(shù)量級為10-10 m,分子質量的數(shù)量級為10-26 kg,1 mol任何物質含有的分子數(shù)為6.021023個。 (2)分子永不停息地做無規(guī)則運動 擴散現(xiàn)象和布朗運動是分子無規(guī)則運動的證明。溫度越高,擴散越快;顆粒越小,溫度越高,布朗運動越劇烈。 (3)分子間存在著相互作用力 ①分子間同時存在引力和斥力,實際表現(xiàn)的分子力是它們的合力。 ②引力和斥力都隨著距離的增大而減小,但斥力比引力變化得快。 2.氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布:“中間多,兩頭少”。 3.溫度　內能 (1)溫度:分子平均動能的標志。 (2)內能:物體所有分子動能和分子勢能的總和。物體的內能與溫度、體積及物質的量有關。 4.晶體和非晶體 (1)晶體分為單晶體和多晶體。晶體有確定的熔點。晶體內原子排列是有規(guī)則的。單晶體物理性質各向異性,多晶體的物理性質各向同性。 (2)非晶體無確定的熔點,外形不規(guī)則,原子排列不規(guī)則。 5.液體 (1)表面張力:液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢。 (2)液晶:具有液體的流動性,具有單晶體的各向異性。光學性質隨所加電壓的改變而改變。 6.氣體實驗定律 (1)氣體實驗定律 ①玻意耳定律(等溫變化):pV=C或p1V1=p2V2。 ②查理定律(等容變化):pT=C或p1T1=p2T2。 ③蓋—呂薩克定律(等壓變化):VT=C或V1T1=V2T2。 (2)理想氣體狀態(tài)方程:pVT=C或p1V1T1=p2V2T2。 7.飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓 (1)飽和汽:與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽。 (2)未飽和汽:沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽。 (3)飽和汽壓:飽和汽所具有的壓強。 特點:液體的飽和汽壓與溫度有關,溫度越高,飽和汽壓越大,且飽和汽壓與飽和汽的體積無關。 8.相對濕度:空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度下水的飽和汽壓之比。 9.熱力學定律 (1)熱力學第一定律:ΔU=W+Q。 (2)熱力學第二定律 ①表述一:不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化(按熱傳導的方向性表述)。 ②表述二:不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功,而不引起其他變化(按機械能和內能轉化過程的方向性表述)。 注意:第一類永動機違反了能量守恒定律,第二類永動機違反了熱力學第二定律。 二、易錯知識點撥 1.錯誤地將布朗運動中小顆粒的運動當成分子的運動。課本中描繪出的圖像是某固體微粒每隔30 s的位置的連線,并不是該微粒的運動軌跡。 2.混淆分子勢能與體積有關和分子勢能由體積決定。 3.誤以為物理性質各向同性的一定是非晶體。 4.誤以為液面分子間只有引力,沒有斥力,所以液體表面具有收縮的趨勢。 5.應用熱力學第一定律時不能正確判斷正、負號。 6.錯誤地認為外界對物體做功,內能一定增加。 7.錯誤地認為物體吸收熱量,內能一定增加。 8.誤以為溫度升高,氣體壓強一定增大。 9.混淆等溫膨脹和絕熱膨脹。 10.對熱力學第二定律中的“不能”“自發(fā)”等不理解。 11.混淆相對濕度和絕對濕度。 12.關注其一,忽視另一。如液化與降溫和增壓兩個因素有關;氣體壓強與溫度和體積有關;內能改變與做功和熱傳遞有關等。 三、保溫訓練 1.(1)下列說法中正確的是　　　　。 A.布朗運動是液體分子的運動,它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動 B.葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用 C.液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點 D.當兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時,分子間的距離越大,分子勢能越大 E.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體,但不能從低溫物體傳到高溫物體 (2)某同學研究一定質量理想氣體的狀態(tài)變化,得出如圖所示的p-t圖像。已知在狀態(tài)B時氣體的體積VB=3 L,求: ①氣體在狀態(tài)A的壓強; ②氣體在狀態(tài)C的體積。 答案　(1)BCD　(2)①0.75 atm?、? L 2.(1)下列說法正確的是　　　　。 A.熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,而不引起其他變化 B.溫度升高,說明物體中所有分子的動能都增大 C.氣體對容器壁有壓強是氣體分子對容器壁頻繁碰撞的結果 D.分子間的距離增大時,分子間的引力和斥力都減小 E.在一個絕熱容器內,不停地攪拌液體,可使液體的溫度升高 (2)如圖所示,豎直圓筒固定不動,粗筒橫截面積是細筒的3倍,細筒足夠長。粗筒中A、B兩輕質活塞間封有一定質量的空氣(可視為理想氣體),氣柱長L=20 cm?；钊鸄上方的水銀深H=15 cm,兩活塞的重力及與筒壁間的摩擦不計,用外力向上托住活塞B使之處于平衡狀態(tài),水銀面與粗筒上端相平。現(xiàn)使活塞B緩慢上移,直至水銀的13被推入細筒中,求活塞B上移的距離。(設在整個過程中氣柱的溫度不變,大氣壓強p0相當于75 cm的水銀柱產生的壓強) 答案　(1)CDE　(2)7 cm 3.(1)如圖所示,一定質量的理想氣體從狀態(tài)A依次經過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中,A→B和C→D為等溫過程,B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)。該循環(huán)過程中,下列說法正確的是　　　　。 A.A→B過程中,氣體的內能不變 B.B→C過程中,氣體分子的平均動能增大 C.C→D過程中,氣體分子數(shù)密度增大,單位時間內碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多 D.D→A過程中,外界對氣體做的功小于氣體內能的增加量 E.若氣體在A→B過程中吸收63 kJ的熱量,在C→D過程中放出38 kJ的熱量,則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為25 kJ (2)如圖所示為一氣體溫度計的結構示意圖。儲有一定質量理想氣體的測溫泡P通過細管與水銀壓強計左管A相連,壓強計右管B和C與大氣相通。當測溫泡P浸在冰水混合物中,上下移動右管B調節(jié)水銀面的高度,使壓強計左右兩管的水銀面恰好都位于刻度尺的零刻度處。后將P放入待測恒溫槽中,上下移動右管B,使A中水銀面仍在刻度尺的零刻度處,此時,C中水銀面在刻度尺的15.2 cm刻度處。(已知外界大氣壓強為1個標準大氣壓,1標準大氣壓相當于76 cm高的水銀柱產生的壓強) (ⅰ)求恒溫槽的溫度; (ⅱ)若將刻度尺上的刻度改為對應的溫度值,則溫度的刻度是否均勻。 答案　(1)ACE　(2)(ⅰ)54.6 ℃　(ⅱ)均勻 4.(1)下列說法中正確的是(　　) A.分子間的距離增大時,分子勢能一定增大 B.晶體有確定的熔點,非晶體沒有確定的熔點 C.根據(jù)熱力學第二定律可知,熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D.物體吸熱時,它的內能可能不增加 E.一定質量的理想氣體,如果壓強不變,體積增大,那么它一定從外界吸熱 (2)如圖甲所示,豎直放置的汽缸內壁光滑,橫截面積為S=110-3 m2。活塞的質量為m=2 kg,厚度不計。在A、B兩處設有限制裝置,使活塞只能在A、B之間運動,B下方汽缸的容積為1.010-3 m3,A、B之間的容積為2.010-4 m3,外界大氣壓強p0=1.0105 Pa。開始時活塞停在B處,缸內氣體的壓強為0.9p0,溫度為27 ℃?，F(xiàn)緩慢加熱缸內氣體,直至327 ℃。取g=10 m/s2。求: ①活塞剛離開B處時氣體的溫度t2; ②缸內氣體最后的壓強; ③在圖乙中畫出整個過程中的p-V圖線。 答案　(1)BDE　(2)①127 ℃?、?.5105 Pa?、垡娊馕鰣D 解析　(1)分子間的距離有一個特殊值r0,此位置分子間引力與斥力平衡,分子勢能最小,當分子間的距離小于r0時,分子勢能隨分子間距離的增大而減小,當分子間的距離大于r0時,分子勢能隨分子間距離的增大而增大,選項A錯誤;根據(jù)熱力學第二定律可知,熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化,在有外力做功的情況下熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,選項C錯誤。 (2)①活塞剛離開B處時,設氣體的壓強為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 ℃ ②設活塞最終移動到A處,缸內氣體最后的壓強為p3,由理想氣體狀態(tài)方程得 p1V0273+t1=p3V3273+t3 解得p3=1.5105 Pa 因為p3>p2,故活塞最終移動到A處的假設成立 ③如圖所示