2011届高中物理一轮复习精品资料：选修3-3,3-4,3-5部分第十二章_分子动理论与气体

的其中一个小炭粒的“运动轨迹”。以小炭粒在 点开始计时，图中的 、 、 、 、 、 ……各点是每隔 小炭粒所到达的位置，用折线连接这些点，就得到了图中小炭粒的“运动轨迹”。则下列说法中正确的是 .图中记录的是分子无规则运动的情况 .在第 末，小炭粒一定位于 、 连线的中点 .由实验可知，小炭粒越大，布朗运动越显著 .由实验可知，温度越高，布朗运动越剧烈 7．下面的叙述中正确的是 （ ） A．物体的温度升高，物体中分子热运动加剧，所有分子的热运动动能都一定增大 B．对气体加热，气体的内能一定增大 C．物质内部分子间吸引力随着分子间距离增大而减小，排斥力随着分子间距离增大而增大 D．布朗运动是液体分子对换悬浮颗粒碰撞作用不平衡而造成的 8． （临沂市2008年质检二）为保证环境和生态平衡，在各种生产活动中都应严禁污染水源。在某一水库中，一艘年久失修的快艇在水面上违规快速行驶，速度为8m/s，导致油箱突然破裂，柴油迅速流入水中，从漏油开始到船员塞堵住漏油共用t=1.5分。测量时，漏出的油已在水面上形成宽约为a=100m的长方形厚油层。已知快艇匀速运动，漏出油的体积V=1.44×10－3m3. （1）该厚油层的平均厚度D=？ （2）该厚油层的厚度D约为分子直径d的多少倍？（已知油分子的直径约为10—10m） B 能力提升 9.对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是 （ ） A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大 B．理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热交换 C．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 D．扩散现象说明分子间存在斥力 10.（2007年江苏单科物理第1题）分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列说法中错误的是（ ） A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的作无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性 B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，以定先减小后增大 C.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 D.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素 11.（09·北京·13）做布朗运动实验，得到某个观测记录如图。图中记录的是 （ ） A．分子无规则运动的情况 B．某个微粒做布朗运动的轨迹 C．某个微粒做布朗运动的速度——时间图线 D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线 12.（09·上海物理·2）气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的 （ A ） A．温度和体积 B．体积和压强 C．温度和压强 D．压强和温度 13.（08北京卷）假如全世界60亿人同时数1 g水的分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取6×1023 mol－1) ( ) A．10年 B．1千年 C．10万年 D．1千万年 14.（青岛市2008年质检） 某地区空气污染较严重，一位同学受桶装纯净水的启发，提出用桶装的净化压缩空气供气。设一个人1min内呼吸16次，每次需吸入1atm的净化空气500mL，而每个桶能装10atm的净化空气20L，假定这些空气可以被全部吸完。 （1）设温度保持不变，试估算一个人每天需吸多少桶净化空气； （2）请对这位同学的提议做出。 五、宽乘高 选取与高考和本单元重点内容相关的一些学术新动态、新观点，或者是与社会、生活密切相关的内容介绍，或与大学教材内容接轨的学术理论等。（注意本部分选取内容一定与高考有关，也可以根据学科特点选取易混易错的知识点或题目、也可以是某一类型的高考热点题目、也可以是一些与高考有关的值得探究的问题等） 第二节 热力学定律 能源与可持续发展 2、​ 考情分析 考试大纲 考纲解读 1.热力学第一定律 I 2.能量守恒定律 I 3.热力学第二定律 I 1.理解热传递和做功是改变内能的两种不同方式，理解二者的差异。 2.理解热力学第一定律，会进行简单计算，注意理论与实际相联系，理解第一类永动不可制成的原理。 3.理解热力学第二定律的不同表述的等价性，理解第二类永动机不可制成的原理。 4.要重视热力学第二定律和能量守恒的综合运算题。 二、考点知识梳理 （一）、物体的内能： 学科网 1.做热运动的分子具有的动能叫__________。______是物体分子热运动的平均动能的标志。温度越高，分子做热运动的平均动能_______。 学科网 理解要点： ①温度是大量分子的__________的标志，对个别分子来讲是_______的； ②温度相同的不同种类的物质，它们分子的平均动能相同，但由于不同种类物质的分子质量不等，所以，它们分子的______________不同； ③分子的平均动能与物体运动的速度_________。 2.分子势能 ①分子间由于存在相互作用而具有的，大小由分子间相对位置决定的能叫做______ ②分子势能改变与分子力做功的关系：分子力做功，分子势能_______；克服分子力做功，分子势能_____；且分子力做多少功，分子势能就改变多少。分子势能与分子间距的关系（如右图示）： 当r＞ 时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做______，分子势能______； 当r＜ 时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做______，分子势能_______； r= 时，分子势能最小，但不为零，为负值，因为选两分子相距无穷远时的分子势能为零。 对实际气体来说，体积增大，分子势能________;体积缩小，分子势能_______。 3.物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的_________。 学科网 物体的内能跟物体的________和__________都有关系：温度升高时物体内能________；体积变化时，物体内能变化。 学科网 4.分子势能与体积的关系 分子热能与分子力相关：分子力做正功，分子势能_______；分子力做负功，分子势能_________。而分子力与分子间距有关，分子间距的变化则又影响着大量分子所组成的宏观物体的体积。这就在分子热能与物体体积间建立起某中联系。考虑到分子力在r>r0时表现为斥力，此时体积膨胀时，表现为斥力的分子力做正功。因此分子势能随物体体积呈非单调变化的特征。 5.改变内能的两种方式 改变物体的内能通常有两种方式：______和________。做功涉及到的是内能与其它能间的_____；而热传递则只涉及到内能在不同物体间的________。 6. 物体的内能和机械能之间主要区别有如下几点： ①对应着不同的研究对象和物理运动形式。 机械能对应于宏观物体的机械运动，而物体的内能对应于大量分子的热运动，是大量分子的集体表现，是统计平均的结果。 ②对应着不同的相互作用力。 机械能对应于万有引力和弹簧弹力；而物体的内能对应于静电力。 ③数值的确定依据和方法不同。 （二）、热力学第一定律： 学科网 做功和热传递都能改变物体的内能。也就是说，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功是其他能和内能之间的转化，功是内能转化的量度；而热传递是内能间的转移，热量是内能转移的量度。 学科网 ①内容：_____________________________________________________________。 ②表达式：________________ ③符号法则：外界对物体做功，W取_______，物体对外界做功，W取_______；物体吸收热量Q取_______，物体放出热量Q取________；物体内能增加△E取_________，物体内能减少△E取________。学科网 三、热力学第二定律： 学科网 1.热传导的方向性。热传导的过程是有___________的，这个过程可以向一个方向自发地进行（热量会自发地从高温物体传给低温物体），但是向相反的方向却不能_________进行。 2.第二类永动机不可能制成。我们把没有冷凝器，只有单一热源，从单一热源吸收热量全部用来做功，而不引起其它变化的热机称为第二类永动机。这表明机械能和内能的转化过程具有__________：机械能可以全部转化成内能，内能却不能全部转化成机械能。 学科网 3.热力学第二定律。表述： ①__________________________________________________（按热传导的方向性表述）。 ②________________________________________________（按机械能和内能转化过程的方向性表述）。 ③___________________________________。 热力学第二定律使人们认识到：自然界种进行的涉及热现象的宏观过程都具有_____。它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律。 4.能量耗散。自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例证明，我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做_________。它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有___________。 （四）、能量守恒定律： 学科网 能量守恒定律指出：能量即不会______________，也不会_____________，它只能从一种形式转化为别的形式，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__________。 学科网 能量守恒定律是自然界普遍适用的规律之一，是研究自然科学的强有力的武器之一。 学科网 三、考点知识解读 考点1. 热力学第一定律的应用 剖析： （1）当做功和热传递两种过程同时发生时，内能的变化就要用热力学第一定律进行综合分析。 （2）做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功。W为负；体积缩小，外界做功，W为正。若与外界绝热，则不发生热传递。此进Q=0. [例题1]一定质量的气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了 6×105 J的功，问： （1）物体的内能增加还是减少？变化量是多少？ （2）分子势能是增加还是减少？ （3）分子动能是增加还是减少？ 解析：（1）气体从外界吸热：Q=4.2×105J，气体对外做功：W=－6×105J，由热力学第一定律： ⊿U=W+Q=－1.8×105J，⊿U为负，说明气体的内能减少了1.8×105J。 （2）因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加。 （3）因为气体的内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的动能一定减少，且分子动能的减少量一定大于气体内能的减少量。 【变式训练1】固定的气缸内由活塞B封闭着一定量的气体，在通常的情况下，这些气体分子之间的相互作用力可以忽略。在外力F作用下，将活塞B缓慢地向右拉动，如图12-2-1所示。在拉动活塞的过程中，假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变，关于气缸内的气体的下列论述，其中正确的是（ ） A.气体对外做功，气体内能减小 B.气体对外做功，气体内能不变 C.外界对气体做功，气体内能不变 D.气体从外界吸热，气体内能不变 解析：由于活塞导热性能良好，且缓慢被拉动，则气体的温度始终与环境温度相同，即气体的温度不变，所以气体的内能不变。由于气体的体积碰撞，故气体对外做功，据热力第一定律可知气体从外界吸收热量。故选项B、D正确。 易错点悟：本题由于不计分子间的作用力，即不考虑分子势能，气体的内能即为气体分子的总动能。　 答案：BD　 考点2. 热力学第二定律的应用 剖析： 热力学第二定律有多种表述，但无论用什么方式表述，都是揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。 [例题2]电冰箱是一种类型的制冷机，是用机械的方式制造人工低温的装置．图12-2-2为电冰箱的原理图，一般电冰箱使用氟里昂12，即二氯二氟甲烷（CCl2F2）作为制冷剂．试回答下列问题： ①叙述电冰箱的． ②一小孩看到电冰箱能制冷，便打开电冰箱使室内凉快些，试问此方法是否可行？ ③压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，那么下列说法中正确的是（ ） A．在电冰箱的内管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量 B．在电冰箱的外管道中，制冷剂迅速膨胀并放出热量 C．在电冰箱的内管道中，制冷剂剧烈压缩吸收热量 D．在电冰箱的外管道中，制冷剂被剧烈压缩放出热量 解析：①热量不会自发地从低温热源移向高温热源，要实现这种逆向传热，需要外界做功．气态的制冷剂二氯二氟因压缩机中经压缩成高温气体，送入冷凝器，将热量传给空气或水，同时制冷剂液化成液态氟里昂，再通过膨胀阀或毛细管进行节流减压膨胀后，进入箱内蒸发器，液态氟里昂在低压下可以在较低的温度下蒸发为气体，在蒸发过程中制冷剂吸热，使周围温度降低，产生低温环境，蒸发后气态的制冷剂再送入压缩机，这样周而复始，由外界（压缩机）做功，系统（制冷剂）从低温热源（蒸发器）吸热，把热量传到高温热源（冷凝器），从而在冰箱内产生低于室温的温度． ②因为电冰箱的吸热装置（蒸发器）和散热器（冷凝器）同处室内，因此无法使室内温度降低，由于压缩机不断消耗电能做功转化为内能，室内温度还会升高． ③根据前面的分析可知，本题正确答案为：A、D 【变式训练2】热力学第二定律常见的表述有两种。 第一种表述：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； 第二种表述：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。 图12-2-3（a）是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对致冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体。请你根据第二种表述完成示意图12-2-3（b），根据你的理解，热力学第二定律的实质是 。 答案： （2）热力学第二定律的实质是 一切与热现象有关的宏观 过程都有方向性。如图12-2-4： 考点3. 能量守恒定律的应用 剖析： 通过做功把其它形式的能量（特别是机械能）转化为内能的问题是一类重要的综合题。解决这类综合题的关键在于弄清内能的来源。如：在机械能与内能相互转化的过程中，转化为内能的往往不是研究对象的全部机械能，而是系统损失的机械能。 [例题3]如图12-2-5所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下方是水，上方为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡。在这个过程中，下面哪个说法正确？ A．大气压力对水做功，水的内能增加 B．水克服大气压力做功，水的内能减少 C．大气压力对水不做功，水的内能不变 D．大气压力对水不做功，水的内能增加 解析：确定连通器中的水（系统）为研究对象。 由于涉及系统内能是否变化，所以应从热传递和做功两个方面进行。 由题中给出的条件可知：整个装置与外界绝热，所以不发生热传递。 同时，连通器中的水应受到连通器壁和器底的弹力，大气通过活塞施加 的大气压力，以及由于整个系统在地面而受到的重力。逐一判断各力的做功情况可知： 连通器对水的作用力，因无宏观位移或位移与力的方向垂直而对水不做功。 再看大气压力的功．打开阀门K后，根据连通器原理，最后A、B两管中的水面相平。设A管的横截面积为S1，水面下降的高度为h1，B管的横截面积为S2，水面上升的高度为h2。如图12-2-6所示。由于水的总体积保持不变，故有S1h1=S2h2。 A管中的水受向下的大气压力下降，大气压力做正功为W1=P0S1h1。B管中的水受到向下的压力，但水面上升，大气压力做负功为W2=-P0S2h2。则大气压力对水所做的总功W=W1+W2=0。即大气压力对水不做功。 至于重力对水所做的功，如图可以看到：水从A管流到B管，最后水面相平，最终的效果是A管中高度为h1的水柱移到B管中成为高度为h2的水柱，其重心的高度下降，因此，在这个过程中水所受重力对水做正功。 据热力学第一定律：△E=W+Q可知：水所受各力的合功为正功，传递的热量为零，所以，水的内能应增加。故应选D。 【变式训练3】根据热力学第二定律，可知下列说法中正确的有： A．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； B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体； C．机械能可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械能； D．机械能可以全部转化为热量，热量也可能全部转化为机械能。 解析：根据热传递的规律可知热量能够从高温物体传到低温物体；当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去，致冷机（如冰箱和空调）就是这样的装置。但是热量不能自发地从低温物体传到高温物体。选项A错误，B正确。 一个运动的物体，克服摩擦阻力做功，最终停止；在这个过程中机械能全部转化为热量。外界条件发生变化时，热量也可以全部转化为机械能；如在等温膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为对外界做的功，选项C错误，D正确。综上所述，该题的正确答案是B、D。 四、考能训练 A 基础达标 1.（08四川卷）下列说法正确的是 ( ) A．物体吸收热量，其温度一定升高 B．热量只能从高温物体向低温物体传递 C．遵守热力学第一定律的过程一定能实现 D．做功和热传递是改变物体内能的两种方式 2. 下列说法中正确的是 A.物体吸热后温度一定升高 B.物体温度升高一定是因为吸收了热量 C.0℃的冰化为0℃的水的过程中内能不变 D.100℃的水变为100℃的水汽的过程中内能增大 3.关于物体内能及其变化，下列说法正确的是 ( ) A.物体的内能改变时，其温度必定改变 B.物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能不一定改变 C.对物体做功，其内能必定改变；物体对外传出一定热量，其内能必定改变 D.若物体与外界不发生热交换，其内能必定不改变。 4．（2008年高考海南卷．物理．17①）下列关于分子运动和热现象的说法正确的是___（填入正确选项前的字母，每选错一个扣1分，最低得分为0分）． A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故 B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，其分子之间的势能增加 C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大 E．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和 F．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加 5.下列关于热现象的说法，正确的是（ ） A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．气体的温度升高，气体的压强一定增大 C．任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体 D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能 6.关于热力学第一、第二定律，下列论述正确的是（ ） A．这两条定律都是有关能量的转化和守恒定律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别 B．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一、第二定律 C．内能可以全部转化为其他形式的能，同时会产生其他影响 D．热力学第一定律指出内能可以和其他形式的能量相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能 7.如图12-2-7所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。则在移动P的过程中 A．外力对乙做功；甲的内能不变； B．外力对乙做功；乙的内能不变； C．乙传递热量给甲； 乙的内能增加 ； D．乙的内能增加；甲的内能不变。 8.金属筒内装有与外界温度相同的压缩空气，打开筒的开关，筒内高压空气迅速向外溢出，待筒内、外压强相等时，立即关闭开关。在外界保持恒温的条件下，经过一段较长的时间后，再次打开开关，这时出现的现象是（ ） A．筒外空气流向筒内 B．筒内空气流向筒外 C．筒内外有空气交换，处于动平衡态，筒内空气质量不变 D．筒内外无空气交换 B 能力提升 9. 如图12-2-8所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体（不计气体分子间的作用力）,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧, 此时弹簧的弹性势能为 (弹簧处于自然长度时的弹性势能为零),现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态,经过此过程（ ） A． 全部转换为气体的内能 B． 一部分转换成活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能 C． 全部转换成活塞的重力势能和气体的内能 D． 一部分转换成活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能 10.关于热现象和热学规律，下列说法中哪些符合事实（ ） A.布朗运动不是液体分子的热运动，是布朗小颗粒内部分子运动所引起的悬浮小颗粒的运动 B.用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2.0×105J，若空气向外界放出热量1.5×105J，则空气内能增加5×104J C.第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律 D.一定质量的气体，如果保持温度不变，体积越小压强越大 11.（2007年重庆理综卷第21题）氧气钢瓶充气后压强高于外界大气压，假设缓慢漏气时瓶内外温度始终相等且保持不变，忽略氧气分子之间的相互作用。在该漏气过程中瓶内氧气（ ） A．分子总数减少，分子总动能不变 B．密度降低，分子平均动能不变 C．吸收热量，膨胀做功 D．压强降低，不对外做功 12.（2007年天津理综卷第20题） A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插人水银槽中（插入过程没有空气进入管内），水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是（ ） A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量 C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同 D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同 13．（2008届广东华师附中5月冲刺练习卷．物理．14）（1）关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是 A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积 B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显 C．一定质量的理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大 D．一定温度下，饱和汽的压强是一定的 E．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律 F．由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，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 （2）如图12-2-10所示p－V图中，一定质量的理想气体由状态A经过ACB过程至状态B，气体对外做功280J，放出热量410J；气体又从状态B经BDA过程回到状态A，这一过程中气体对外界做功200J．求： ①ACB过程中气体的内能是增加还是减少？变化量是多少？ ②BDA过程中气体是吸热还是放热？吸收或放出的热量是多少？ 五、宽乘高 （盐城市2009届第一次调研卷．物理．30）如图12-2-11所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体，已知容器横截面积为S，活塞重为G，大气压强为P0 。若活塞固定，密封气体温度升高1℃，需吸收的热量为Q 1 ； 若活塞不固定，且可无摩擦滑动，仍使密封气体温度升高1℃，需吸收的热量为Q 2 。 （1）Q 1和Q 2哪个大些？气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会不同？ （2）求在活塞可自由滑动时，密封气体温度升高1℃，活塞上升的高度h。 第三节 气体实验定律 3、​ 考情分析 考试大纲 考纲解读 1.气体实验定律 I 2.理想气体 I 3.理想气体 I 1.理解三个气体实验定律，能结合分子运动论相关内容从微观解释这三个定律，并能用这三个定律解释问题和进行简单的定量计算，没有必要做那些难度很大的计算题。 2.要重视气体实验定律的定量计算及图象类的题。 二、考点知识梳理 （一）、气体分子运动的特点 1.分子间的距离较大：气体很容易压缩，说明气体分子的间距_______。气体分子的平均间距的数量级为10-9m是分子直径数量级10-10m的10倍，故分子间的作用力十分微弱。 2.分子间的碰撞频繁：在标准状态下，1立方厘米气体中含有2.7×1019个分子。大量分子__________运动，分子间不断地发生碰撞。在标准状态下，一个空气分子在1 秒内与其它空气分子的碰撞竟达65亿次之多。故分子间的碰撞频繁。通常假定分子之间或分子与器壁之间的碰撞为完全弹性碰撞。 3.分子沿各方向运动的机会_______：由于大量分子作无规则的热运动，在某一时刻向任一方向运动的分子都有，就某一个分子在某一时刻，它向哪一方向运动，完全是偶然的。因此，在任一时刻分子沿各方向运动的机会是均等的。 4.分子速率按一定规律分布：大量分子做无规则热运动，速率有大、有小。但分子的速率却按照一定的规律分布。即“_____________”的正态分布规律。当气体温度升高时，速率大的分子数增加，分子平均速率增大，因此，温度越高，分子的热运动越___________。 (二)、气体状态参量： 1.体积V：____________。由于气体分子间的平均距离是分子直径的10倍以上，分子间的相互作用力可以认为是零，因而极易流动和扩散，总是要充满整个容器，故气体的体积等于盛气体的容器的容积。单位m3。 2.温度T(t)： （1）温度：从宏观上看，表示物体的_________；从微观上看，是物体内大量分子___________的标志，它反映了气体分子无规则的激烈程度。 （2）温标：指温度的________。常用温标有_________和_________两种，所对应的温度叫摄氏温度和热力学温度（绝对温度）。两种温度的区别与联系如下表： 摄氏温度 热力学温度 表示符号 t T 单 位 摄氏度（℃） 开尔文，简称开（k）是七个基本单位之一 0度的规 定 一标准大气压下；冰水混合物的温度为０℃，水的沸点为100℃ 规定-273.15℃为绝对零度，记为0K，实际计算时零度不可达到只可无限接近，是低温的极限 1度的划 分 将水的冰点0℃和沸点100℃之间划分成100等份，每1等份叫1℃ 将水的冰点273.15K和沸点373.15K之间划分成100等份，每1等份叫1K 联 系 T=273+t t=T-273 △T=△t 3.压强P：定义P＝F/S。气体压强是______________________的结果，单位Pa。大量气体频繁碰撞器壁的结果。气体分子的平均速率越大，碰撞的频繁程度就越大，碰撞的作用力就越大；气体分子的密度越大，碰撞的频繁程度也越大，所以气体的压强与气体分子热运动的剧烈程度有关，也就是与气体的温度有关，同时还与单位体积中分子的数目有关，对一定质量的气体来说压强与气体的体积有关。 （三）、气体实验定律： 1.玻意耳定律：对一定质量的理想气体在T一定时有_________或_________。 2.查理定律：对一定质量的气体在V一定时有：_________ (Po为0℃时气体的压强)或___________、_____________。 3.盖·吕萨克定律，对一定质量的理想气体在P一定时有__________________ (Vo的气体0℃时的体积)或______；___________ （四）、理想气体状态方程： 1.理想气体：宏观上严格遵守气体__________的气体。 2.理想气体状态方程：对一定质量的理想气体有________或_________ 3.克拉珀珑方程：对给定状态下的理想气体，P、V、T遵循下列规律__________式中P、V、T为确定状态下气体的压强、体积、温度，m为气体质量，M为摩尔质量，R为摩尔恒量R＝ 式中Po=1.013×105Pa,Vo=22.4×10-3m3To=273K。即R=8.31J/mol.k。 （五）、气体实验定律的微观解释： 1.气体压强的微观解释：气体分子与器壁碰撞时对器壁产生瞬时冲量，大量分子对器壁的频繁碰撞则对器壁产生______的压力，_________________即为压强。由此可见，气体的压强是大量的气体分子频繁的碰撞器壁的结果。 2.气体实验定律的微观解释 ①玻意耳——马略特定律的微观解释 一定质量的气体，温度不变，即分子的总数和分子的平均速率保持不变。当气体体积减小到原来的几分子一，则单位体积内的分子数就增大到原来的几倍，气体的压强就增大到几倍。体积增大时，情况恰好相反，结果是一定质量的气体当温度一定时，气体的压强与体积成反比。 ②查理定律的微观解释 一定质量的气体，体积保持不变而温度升高时，分子的平均速率增大，因而气体的压强增大。温度降低时，情况恰好相反。 ③盖·吕萨克定律的微观解释 一定质量的气体，温度升高时，气体分子的平均速率增大，对器壁的碰撞次数增多，则压强增大。要保持压强不变，只有减少单位体积内的分子数，即增大气体的体积，使压强有减小的趋势。当体积增大到一定程度时，压强增大和减小的两种趋势相抵消，则能保持压强不变。 (六)、理想气体的内能及变化 1.理想气体的内能 由于理想气体分子间无相互作用力，因此不存在分子势能。所以，理想气体的内能只是气体分子热运动的分子功能总和，只与温度和分子数有关而与体积无关。 2.理想气体的内能变化 ①等温变化 一定质量的理想气体在温度不变的情况下发生膨胀，由于温度保持不变，所以气体内能不变，即ΔE＝0，气体膨胀对外做功，故W为负值，由W+Q＝ΔE可知Q应为正值，且W与Q的绝对值相等，由此可知，在等温膨胀过程中，气体要从外界吸热，而全部用于对外做功，其系统内能不变。 ②等容变化 在体积不变的情况下，对一定质量的理想气体加热，使它的温度升高，压强增大，所以内能增加，即ΔE＞0。由于气体未变，外界与气体间不做功，即W＝0由W+Q＝ΔE知Q=ΔE。由此可知，在等容变化过程中，气体吸收的热量全部用于其内能的增加。如果气体对外放热，就只能以减少气体的内能为代价。 ③等压变化 在压强不变的情况下，一定质量的理想气体，温度升高，体积增大。所以内能增加，即ΔE＞0。气体对外做功，即W＜0，由W+Q＝ΔE＞0可知，这时气体应从外界吸收热量且Q的绝对值大于W的绝对值，由此可知，在等压膨胀过程中，气体从外界吸收的热量一部分用于增加气体的内能，一部分用于对外做功。 ④绝热变化 物体在状态变化过程中，如果没有与外界发生热交换，这种变化就叫绝热变化。其特点是Q＝0。因此，在绝热压缩的过程中，外界对气体所做的功，全部用于增加气体的内能，使气体的温度升高。在绝热膨胀过程中，气体对外界做功，完全靠气体内能的减少，因而气体的 温度降低。 三、考点知识解读 考点1. 气体压强的分析与计算 剖析： （1）封闭气体有两种情况：一是平衡状态系统中的封闭气体，二是变速运动系统中的封闭气体。 （2）封闭气体压强的计算方法：选与气体接触的液柱（或活塞、汽缸）为研究对象，进行受力分析；再根据运动状态列出相应的平衡方程或牛顿第二定律方程，从而求出压强。 （3）气体压强的计算常要用到以下知识 ①若液面与外界大气相接触，则液面下h深处压强p=p0+ρgh，h为坚直深度。 ②与外界相通时，容器内的压强等于外界气压；用细管相连通的两容器，平衡时两边气体的压强相等。 ③连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间不间断）的同一水平面上压强相等。 ④帕斯卡定律：加在密闭、静止液体（或气体）上的压强，能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递。 [例题1]图13-3-1中气缸静止在水平面上，缸内用活塞封闭一定质量的空气。活塞的的质量为m，横截面积为S，下表面与水平方向成θ角，若大气压为p0，求封闭气体的压强p 解析：以活塞为对象进行受力分析，关键是气体对活塞的压力方向应该垂直与活塞下表面而向斜上方，与竖直方向成θ角，接触面积也不是S而是S1=S/cosθ。因此竖直方向受力平衡方程为：pS1cosθ=mg+p0S，得p=p0+mg/S。结论跟θ角的大小无关。 【变式训练1】如图12-3-2所示，一端封闭的玻璃管中有一些空气和一段水银柱，将它倒立在水银槽中，上端与弹簧秤相连，则弹簧秤的示数为 .玻璃管的重力和弹簧秤的重力之和 .玻璃管的重力和露出液面的那段水银柱的重力之和 .大气向上的压力减去玻璃管的重力 .玻璃管、弹簧秤和露出液面的那段水银柱三者重力之和 解析：设大气压强为 ，玻璃管内被封闭空气的压强为 ，将玻璃管和露出液面的那段水银柱进行受力分析分别如图12-3-3甲、乙所示，由平衡条件得 对玻璃管 对水银柱 式中的 、 分别为玻璃管和水银柱的质量， 为水银柱的横截面积，解以上两式，得 由牛顿第三定律可知，玻璃管对弹簧秤的拉力大小，即弹簧秤的示数为 故，答案为 。 知识链接及误点警示： ①本题涉及气体压强的概念问题，压强、体积和温度是气体的三个状态参量。对于一定质量的气体来说，三个参量都不变，则这一定质量的气体就处于一定的状态中；三个参量同时变或其中的两个发生变化时，我们就说气体的状态改变了。注意，不存在只有一个参量发生变化的情况。 ②这是一道受力分析、平衡条件应用的题目，平衡条件的应用应该是没有什么问题，只要受力分析正确，列出方程求解就可以了。关键在于受力分析时，特别是对于玻璃管的受力分析，容易把玻璃管上端所受的大气压力 漏掉，在做类似的题目时应特别注意这一点。 考点2. 气体的状态 实验定律的应用 剖析： 应用气体实验定律求解气体状态变化中的问题 １．关键是确定气体的几个不同状态，对各个状态的状态参量进行分析，准确表示出各个状态的状态参量：ＴＶP。 （１）气体温度Ｔ。是热力学温度，分析时要注意：绝热、热的良导体、恒温箱（装置）等字眼，准确判断其温度值。 （２）气体的体积V，分析时要注意：液体的不可压缩性与固体总长的不变性。 （３）气体的压强P。三个参量中，P的分析内容最丰富，也是力、热综合的渗透点，分析压强紧紧抓住两个基本模型——活塞模型、汽缸模型进行分析，一般根据问题的需要，灵活选择，运用平衡条件或牛顿第二定律求解。 ２．选取对应的实验定律列方程求解。 [例题2] 内壁光滑的导热气缸竖直放置在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为 、体积为 的理想气体。现在活塞上方缓缓倒上沙子，使被封闭气体的体积变为原来的一半，然后将气缸移出水槽，缓缓加热，使气体的温度变为 。 ⑴求将气缸刚从水槽中移出时气体的压强及缸内气体的最终体积； ⑵在图12-3-4中画出整个过程中气缸内气体的状态变化（大气压强为 ）。 解析：⑴在活塞上方缓缓倒沙的过程中，因气缸导热，所以气缸内被封闭的气体的温度不变，由玻意耳定律得 将气缸移出水槽，缓缓加热至 的过程中，气体的压强不变，则由盖·吕萨克定律得 解以上两式，得 代入数据，解得 ， ⑵整个过程中缸内气体的状态变化表示为如图12-3-5所示的 过程。 命题解读及知识链接： ①本题巧妙地设置了两个特殊的状态变化过程：第一个过程因气缸导热，又处在冰水混合物的环境中，并且是将沙子缓缓倒在活塞上，所以是一个等温变化过程；第二个过程因是缓缓加热，并且气缸内壁光滑，所以可以保证气体作等压膨胀。所以，在解题时要注意分析题目中所给的条件，特别是一些隐含的条件，只有这样才能准确判断出气体的状态变化过程，以便选择合适的物理规律进行解题。 ②气体的实验定律共有三个，本题中就用了两个，还有一个就是“查理定律”，其表达式为 。在应用这三个实验定律的表达式解题时，除了温度的单位必须采用国际单位制中的单位“ ”以外，其他状态参量的单位，只要能保证同一个状态参量在同一个表达式中的单位统一就可以了。 【变式训练2】如图12-3-6所示，水平放置的汽缸内壁光 滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有限制装 置，使活塞只能在A、B之间运动，B左面汽 缸的容积为V0，A、B之间的容积为0.1V0。开 始时活塞在A处，缸内气体的压强为1.