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1、专题十四热学【高考帮物理】：专题十四热学考情精解读A.考点帮知识全通关目录CONTENTS考纲要求命题规律命题分析预测考点1 分子动理论、内能考点2 固体、液体和气体考点3 热力学定律与能量守恒定律方法1微观量的求解方法方法2物体内能的求解方法方法3气体压强的计算方法B.方法帮题型全突破C.考法帮考向全扫描考向1分子动理论考向2气体、固体、液体的性质考向3热力学定律物理专题十四：热学方法4气体变质量问题的求解方法方法5气体实验定律及状态方程的应用方法方法6热力学定律与气体实验定律综合应用问题的求解方法考情精解读考纲要求命题规律命题分析预测物理专题十四：热学1.分子动理论的基本观点和实验依据2.
2、阿伏加德罗常数3.气体分子运动速率的统计分布4.温度、内能5.固体的微观结构、晶体和非晶体6.液晶的微观结构7.液体的表面张力现象8.气体实验定律9.理想气体10.饱和蒸气、未饱和蒸气、饱和蒸气压11.相对湿度12.热力学第一定律13.能量守恒定律14.热力学第二定律15.单位制16.实验:用油膜法估测分子的大小考纲要求核心考点考题取样考向必究分子动理论、内能2017全国,T33(1)考查对气体分子速率有关图象的理解(考向1)固体、液体和气体2017全国,T33(2)2017全国,T33(2)考查玻意耳定律,查理定律等(考向2)考查气体实验定律及力的平衡(考向2)热力学定律与能量守恒定律201
3、7全国,T33(1)2016全国,T33(1)考查理想气体状态方程,热力学第一定律等(考向3)考查热力学定律,气体及其相关知识点(考向3)命题规律本专题中分子动理论和热力学定律及气体状态方程的应用仍是高考命题的热点,题型以选择题和计算题为主命题分析预测A.考点帮知识全通关考点1 分子动理论、内能考点2 固体、液体和气体考点3 热力学定律与能量守恒定律物理专题十四：热学1.分子动理论(1)物体是由大量分子组成的分子直径的数量级是10-10m,可以用油膜法测量分子的大小.阿伏加德罗常数即1mol任何物质所含有的粒子数,NA=6.021023mol-1.(2)分子在做永不停息的无规则运动扩散现象a.
4、定义:不同物质能够彼此进入对方的现象.b.实质:不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由自身物质分子的无规则运动产生的.c.特点:温度越高,扩散越快,气体、固体、液体都可以扩散,气体和液体扩散较快,固体扩散较慢.考点1分子动理论、内能布朗运动与分子热运动的比较物理专题十四：热学布朗运动分子热运动活动主体固体小颗粒分子区别悬浮在液体中的固体微粒做永不停息的无规则运动,微粒越小运动越明显分子的运动,分子无论大小都做热运动共同点都是无规则运动,温度越高运动越剧烈联系布朗运动是由于微粒受液体分子无规则运动的撞击而产生的,布朗运动的无规则性间接反映了液体分子运动的无规则性(3)分子间的相互作用力
5、分子间同时存在引力和斥力,均随分子间的距离增大而减小,但斥力比引力减小得更快.分子力是分子间引力和斥力的合力.2.内能(1)温度:一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.(2)两种温标:摄氏温标和热力学温标(关系:T=t+273.15K).(3)分子动能分子动能是分子热运动所具有的动能.平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志.物体所含分子的总动能由两个因素决定:分子的平均动能(即物体的温度)和物体所含分子的数目.(4)分子势能定义:由于分子间存在着分子力,所以分子组成的系统具有由分子间的相对位置决定的分子势能.分子势能的决定因素微观上决定于分子间距离;宏观上与物
6、体的体积有关.物理专题十四：热学(5)内能物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫做物体的内能,内能是状态量.对于给定的物体,其内能大小与物体的温度和体积有关.物体的内能与物体的位置高低、速度大小无关.决定内能的因素微观上:分子平均动能、分子势能、分子个数.宏观上:温度、体积、物质的量(摩尔数).物理专题十四：热学考点2固体、液体和气体1.固体种类特征比较 晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香 形成与转化有些物质在不同条件下能够形成不同的形态.同一种物质可以以晶体和非晶体两种不同的形态出
7、现,在一定条件下晶体和非晶体可以相互转化2.液体(1)液体的表面张力概念:作用在液体表面上的并使液体具有收缩趋势的一种力.作用:如果在液体表面任意画一条线,线两侧的液体之间的作用力是引力,它的作用是使液体表面绷紧.方向:表面张力跟液面相切,且跟这部分液面的分界线垂直.大小:液体的温度越高,表面张力越小;液体中溶有杂质时,表面张力变小;液体的密度越大,表面张力越大.(2)毛细现象:浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,称为毛细现象.(3)液晶:液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,又像液体一样具有流动性.3.气体(1)饱和汽与未饱和汽物理专题十四：热学物理专题十四：
8、热学分子很小,间距很大,除碰撞外不受力.向各个方向运动的气体分子数目都相等.分子做无规则运动,大量分子的速率按“中间多、两头少”的规律分布.温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,温度升高时,速率小的分子数减少,速率大的分子数增多,分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大.(2)气体的状态参量:压强、温度、体积气体压强的微观意义:大量气体分子无规则运动碰撞器壁,形成对器壁各处均匀而持续的压力.气体压强在数值上等于作用在单位面积上的压力.气体的温度意义:宏观上温度表示物体的冷热程度,微观上温度是分子平均动能的标志.气体的体积:气体体积为气体分子所能达到的空间的体积,即气体充满容器的容积
9、.国际单位:立方米,符号:m3,常用单位:升(L)、毫升(mL).物理专题十四：热学物理专题十四：热学考点3热力学定律与能量守恒定律1.热力学第一定律(1)改变物体内能的两种方式:做功和热传递.(2)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.(3)表达式:U=Q+W,物体吸收热量时Q为正,反之为负,外界对物体做功W为正,反之为负.(4)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.违背能量守恒定律,因此不可能实现.2.热力学第二定律(1)热力学第二定律的三种表述克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体.开尔文表述:不可能从单一热源吸收热量
10、,使之完全变成功,而不产生其他影响.或表述为“第二类永动机是不可能制成的.”熵增加原理(用熵的概念表示热力学第二定律):在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小.(2)热力学第二定律的微观意义一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行.(3)第二类永动机:从单一热源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.第二类永动机违背热力学第二定律,不可能实现.3.能量守恒定律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不变.物理专题十四：热学B.方法帮题型全突破方法1微观量的求解方法方法2物体内
11、能的求解方法方法3气体压强的计算方法方法4气体变质量问题的求解方法方法5气体实验定律及状态方程的应用方法方法6热力学定律与气体实验定律综合应用问题的求解方法物理专题十四：热学方法1微观量的求解方法方法1微观量的求解方法方法1微观量的求解方法物理专题十四：热学题型2油膜法测分子直径考法示例2在“用单分子油膜法估测分子大小”实验中,(1)某同学操作步骤如下:取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;在“浅盘”内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;在“浅盘”上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积.改正其中的错误:.(
12、2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.810-3mL,其形成的油膜面积为40cm2,则估测出油酸分子的直径为m.物理专题十四：热学数学第四章：三角函数物理专题十四：热学方法2物体内能的求解方法方法解读：1.判断分子势能变化的两种方法(1)根据分子力做功判断.分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加.(2)利用分子势能与分子间距的关系图线判断.如图所示.但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似,但意义不同,不要混淆.方法1匀变速直线运动规律的应用方法2.分子力、分子势能与分子间距离的关系方法2物体内能的求解方法名称项目分子间的相互作用力F分子势
13、能Ep与分子间距的关系图线随分子间距的变化情况rr0F引和F斥都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引r0F引和F斥都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引F斥,F表现为引力r增大,引力做负功,分子势能增加;r减小,引力做正功,分子势能减少r=r0F引=F斥,F=0分子势能最小,但不为零r10r0(10-9m)F引和F斥都已十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零方法1匀变速直线运动规律的应用方法3.分析物体的内能问题时应当明确的几点(1)内能是对物体的大量分子而言的,不存在某个分子的内能的说法.(2)决定内能大小的因素有温度、体积和分子数,另外内能大小还与物态有关系.(
14、3)通过做功或热传递可以改变物体的内能.(4)温度是分子平均动能的标志,温度相同的任何物体,分子的平均动能相同.方法2物体内能的求解方法题型3分子力、分子势能和距离的关系考法示例3如图所示,用F表示两分子间的作用力,用Ep表示分子间的分子势能,在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中A.F不断增大,Ep不断减小B.F先增大后减小,Ep不断减小C.F不断增大,Ep先增大后减小D.F、Ep都是先增大后减小物理专题十四：热学解析由题图可知分子间距离由10r0减小到r0的过程中,分子力表现为引力,先增大后减小,而分子势能一直减小,因此B选项正确,A、C、D选项错误.答案B数学第四章：三角函数物理
15、专题十四：热学题型4判断物体内能的变化考法示例4多选关于物体的内能,以下说法中正确的是A.物体吸收热量,内能一定增大B.物体放出热量,同时对外做功,内能一定减少C.物体体积改变,内能可能不变D.质量相同的0水的内能比0冰的内能大解析改变物体内能的方式有做功和热传递,物体吸收热量,而做功情况未知,内能变化不确定,A选项错误.由U=W+Q,物体对外做功W取负,外界对物体做功W取正,物体吸热Q取正,放热Q取负;U为正时,物体内能增加,U为负时,物体内能减少,B选项正确.当物体的体积改变时,就有做功情况存在,但热传递情况不确定,所以内能可能不变,C选项正确.质量相同的0水的分子势能比0冰的分子势能大,
16、分子动能一样,所以水的内能大,D选项正确.答案BCD数学第四章：三角函数物理专题十四：热学方法3气体压强的计算方法方法解读：1.气体压强的决定因素(1)宏观上:决定于气体的温度和体积.(2)微观上:决定于分子的平均动能和分子数密度.2.气体压强的计算(1)在气体流通的区域,各处压强相等,如容器与外界相通,容器内外压强相等;用细管相连的容器,平衡时两边气体压强相等.(2)液体内深为h处的总压强p=p0+gh,式中的p0为液面上方的压强.(3)连通器内静止的液体,同种液体在同一水平面上各处压强相等.(4)当封闭气体所在的系统处于力学非平衡状态时,欲求封闭气体的压强,首先选择恰当的对象(如与气体关联的液柱、活塞等),并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力),然后根据牛顿第二定律列方程求解.题型5液柱平衡时的气体压强问题考法示例5若已知大气压强为p0,图甲、乙、丙、丁所示的各装置均处于静止状态,液体密度均为,求被封闭气体的压强.物理专题十四：热学物理专题十四：热学物理专题十四：热学物理专题十四：热学数学第四章：三角函数物理专题十四：热学方法4气体变质量问题的求解方法方法解读：分析气
