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1、第1讲 热 学,专题十 选考部分(3-33-4),高考题型2 气体实验定律的应用,高考题型3 热学中的综合问题,高考题型1 热学基本知识,高考题精选精练,热学基本知识,高考题型1,例1 (2017全国卷33(1)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图1中两条曲线所示.下列说法正确的是_. A.图中两条曲线下的面积相等 B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C.图中实线对应于氧气分子在100 时的情形 D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E.与0 时相比，100 时氧气分子速率出现在0400 m/s 区间内的分 子数占总
2、分子数的百分比较大,答案,解析,图1,解析 根据图线的物理意义可知，曲线下的面积表示总分子数，所以题图中两条曲线下的面积相等，选项A正确； 温度是分子平均动能的标志，且温度越高，速率大的分子所占比例较大，所以图中实线对应于氧气分子平均动能较大的情形，虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B、C正确； 根据曲线不能求出任意区间的氧气分子数目，选项D错误； 由图线可知100 时的氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比比0 时的百分比小，选项E错误.,1.分子动理论 (1)分子大小 阿伏加德罗常数：NA6.021023 mol1.,分子体积：V0 (占有空间的体积).
3、,分子质量：m0 .,油膜法估测分子的直径：d .,(2)分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动. 扩散现象特点：温度越高，扩散越快. 布朗运动特点：液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈. (3)分子间的相互作用力和分子势能 分子力：分子间引力与斥力的合力.分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快. 分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0(分子间的距离为r0时，分子间作用力的合力为0)时，分子势能最小.,2.固体、液体和气体 (1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出
4、的物理性质不同.晶体具有确定的熔点.单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性.晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化. (2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间.液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性. (3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切.,(4)饱和汽压的特点 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. (5)相对湿度 某温度时空气中水蒸气的实际压强与同温度水的饱和汽压的百分比.即B 100%.,3.热力学定律 (1)热力学第一定律UQW (2)热力学第二定律 热量不能
5、自发地由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化； 不可能从单一热源吸收热量并使之完全转化为功，而不引起其他变化.,1.(2017山东淄博市模拟)关于热学知识，下列叙述中正确的是_. A.温度降低，物体内所有分子运动的速度不一定都变小 B.布朗运动就是液体分子的热运动 C.将大颗粒的盐磨成细盐，就变成了非晶体 D.第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它是制造不出来的 E.在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加,对点拓展练,答案,1,2,3,4,2.(2017广西南宁市模拟)关于液体和固体，下列说法正确的是_. A.液体的温度越低，其饱和汽压越小 B.酒精灯中的酒精能沿灯芯向上升，这与毛细现
6、象有关 C.纳米材料的粒径一定是1 nm D.具有各向同性的固体一定是非晶体 E.第一类永动机违反了能量守恒定律,答案,1,2,3,4,3.(2017云南昆明市二统)下列说法中正确的是_. A.布朗运动是悬浮在气体或液体中固体颗粒分子的无规则运动 B.分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小 C.温度相同的不同物体，它们分子的平均动能一定相同 D.在潮湿的天气里，空气的相对湿度小，有利于蒸发 E.一定质量的理想气体分别经等容过程和等压过程，温度均由T1升高 到T2，等压过程比等容过程吸收的热量多,答案,1,2,3,4,4.(2017全国卷33(1)如图2，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左
7、侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空.现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸.待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积.假设整个系统不漏气.下列说法正确的是_. A.气体自发扩散前后内能相同 B.气体在被压缩的过程中内能增大 C.在自发扩散过程中，气体对外界做功 D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变,答案,解析,图2,1,2,3,4,解析 因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，既不吸热也不放热，也不对外界做功.根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项A正确，选项C错误
8、； 气体被压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以气体温度升高，分子平均动能增大，选项B、D正确，选项E错误.,1,2,3,4,气体实验定律的应用,高考题型2,例2 (2017全国卷33(2)如图3，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略).初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27 ，汽缸导热.,图3,解析 设打开K2后，稳定时活塞
9、上方气体的压强为 p1，体积为V1.依题意，被活塞分开的两部分气体都 经历等温过程.由玻意耳定律得 p0Vp1V1 (3p0)Vp1(2VV1) 联立式得 V1 p12p0 ,答案,()打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；,解析,解析 打开K3后，由式知，活塞必定上升.设在活 塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V22V)时， 活塞下气体压强为p2，由玻意耳定律得 (3p0)Vp2V2 由式得 p2 p0 由式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止； 此时p2为p2 p0,答案,()接着打开K3，求稳定时活塞的位置；,解析,答案 B的顶部,解析 设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体
10、温度从T1300 K升高到T2320 K的等容过程中，由查理定律得 将有关数据代入式得 p31.6p0 ,答案,()再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ，求此时活塞下方气体的压强.,解析,答案 1.6p0,1.气体实验定律 (1)等温变化：pVC或p1V1p2V2；,2.应用气体实验定律的三个重点环节 (1)正确选择研究对象：对于变质量问题要研究质量不变的部分；对于多部分气体问题，要各部分独立研究，各部分之间一般通过压强找联系. (2)列出各状态的参量：气体在初、末状态，往往会有两个(或三个)参量发生变化，把这些状态参量罗列出来会比较准确、快速地找到规律. (3)认清变化过程：准确分析变化过
11、程以便正确选用气体实验定律.,5.(2017安徽合肥市第二次检测)图4为一上粗下细且下端开口的薄壁玻璃管，管内有一段被水银密闭的气体，下管足够长，图中管的截面积分别为S12 cm2，S21 cm2，管内水银长度为h1h22 cm，封闭气体长度L10 cm，大气压强为p076 cmHg，气体初始温度为300 K，若缓慢升高气体温度，试求：,对点拓展练,答案,6,5,解析,图4,(1)当粗管内的水银刚被全部挤出时气体的温度；,答案 350 K,解析 设全部进入细管水银长度为x V水银h1S1h2S2xS2,6,5,p1p0(h1h2)72 cmHg p2p0x70 cmHg.,解得：T2350 K
12、,(2)当气体温度为525 K时，水银柱上端距玻璃管底部的距离.,答案,6,5,解析,答案 24 cm,解得V336 cm3 设水银又下移了h3，则S1(Lh1)S2h336 cm3， 解得h312 cm， 因此水银柱上端距玻璃管底部的距离为hh3h1L24 cm.,6.(2017云南昆明市二统)内径相同、导热良好的“”型细管竖直放置，管的水平部分左、右两端封闭，竖直管足够长并且上端开口与大气相通.管中有水银将管分成三部分，A、B两部分封有理想气体，各部分长度如图5所示.将水银缓慢注入竖直管中直到B中气柱长度变为8 cm，取大气压p076 cmHg，设外界温度不变.求： (1)此时，A、B两管
13、中气柱长度之比；,6,5,答案,解析,图5,答案 21,解析 对A气体 pA1LA1SpA2LA2S 对B气体： pB1LB1SpB2LB2S 且pA1pB1，pA2pB2 据题意可得： LA2LB221,6,5,(2)注入管中水银柱的长度.,6,5,答案,解析,答案 30 cm,解析 据题意：pB196 cmHg，LB110 cm，LB28 cm 可得：pB2120 cmHg 由几何关系可得注入水银柱的长度： L120 cm76 cm20 cm(LA1LA2)(LB1LB2) 解得：L30 cm,热学中的综合问题,高考题型3,例3 (2017全国卷33(2)一热气球体积为V，内部充有温度为T
14、a的热空气，气球外冷空气的温度为Tb.已知空气在1个大气压、温度为T0时的密度为0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g. ()求该热气球所受浮力的大小；,答案,解析,解析 设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为 0 在温度为T时的体积为VT，密度为 (T) 由盖吕萨克定律得 联立式得 (T)0 ,气球所受到的浮力为 F(Tb)gV 联立式得 FVg0 ,()求该热气球内空气所受的重力；,答案,解析,解析 气球内热空气所受的重力为 G(Ta)Vg 联立式得 GVg0 ,()设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量.,答案,解析,解析
15、设该气球还能托起的最大质量为M，由力的平衡条件得 MgFGm0g 联立式得 MV0T0( )m0 ,1.多个系统相互联系的定质量气体问题，往往以压强建立起系统间的关系，各系统独立进行状态分析，要确定每个研究对象的变化性质，分别应用相应的实验定律，并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等量的有效关联. 2.对于打气(放气)等变质量问题要用假想的口袋将打入(或放出)的气体装起来与原有气体(剩余气体)整体分析，变为总质量不变的状态变化问题.,7.(2017湖南省十三校第一次联考)如图6所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再从状态B变化到状态C，已知状态A的温度为480 K，求： (1)气体在状态C时的温度；,对点拓展练,答案,8,7,解析,图6,答案 160 K,解析 A、C两状态体积相同，故有,所以TC160 K.,8,7,(2)试着分析从状态A变化到状态B的过程中，气体是从外界吸收热量还是放出热量.,答案 见解析,解析 根据理想气体状态
