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1、专题13：分子动理论、气体、热力学考点01 分子动理论内能1考点02 固体液体气体分子的运动特点4考点03 热力学定律8考点04 气体实验定律和理想气体的状态方程12考点01 分子动理论内能【考点诠释】一、突破三个重点1微观量的估算(1)油膜法估算分子直径：dV为纯油酸体积，S为单分子油膜面积。(2)分子总数：NnNANANA。注意对气体而言，N。(3)两种模型：球模型：VR3(适用于估算液体、固体分子直径)立方体模型：Va3(适用于估算气体分子间距)2分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动现象扩散现象布朗运动热运动活动主体分子微小固体颗粒分子区别分子的运动，发生在固体、液体、气体之间比分子
2、大得多的微粒的运动，只能在液体、气体中发生分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是无规则运动；都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映无规则的热运动3.物体的内能(1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量。(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。二、掌握两个关系(1)分子力与分子间距的关系、分子势能与分子间距的关系。(2)分子力做功与分子势能变化的关系。阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的桥梁，掌握宏观与微观的联系。【典例1】(2021福建泉州模拟)多选PM2.5是指空气中直径等于或小于2
3、.5微米的悬浮颗粒物，其漂浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害。矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的是()APM2.5的尺寸与空气中氧分子尺寸的数量级相当BPM2.5在空气中的运动属于布朗运动C温度越低，PM2.5运动越剧烈D倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度EPM2.5中颗粒小一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈【答案】BDE【解析】PM2.5的直径等于或小于2.5微米，而空气中氧分子尺寸的数量级为1010 m，故两者大小不相当，选项A错误；PM2.5在空气中的运动属于布朗运动，选项B正
4、确；温度越高，PM2.5活动越剧烈，选项C错误；倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度，选项D正确；PM2.5中颗粒小一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈，选项E正确。【变式1-1】（2021北京卷）分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分于间的作用，下列说法正确的是（）A从到分子间引力、斥力都在减小B从到分子力的大小先减小后增大C从到分子势能先减小后增大D从到分子动能先增大后减小【答案】D【解析】A从到分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误；B由图可知，在时分子力为零，故从到分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误
5、；C分子势能在时分子势能最小，故从到分子势能一直减小，故C错误；D从到分子势能先减小后增大，故分子动能先增大后减小，故D正确。故选D。【变式1-2】(多选)关于物体的内能和机械能，下列说法正确的是()A把物体缓慢举高，其机械能增加，内能不变B盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大，容器的机械能一定增大C电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的D物体的机械能可以为零，但是内能不可能为零E静止容器中的冰熔化为水后，其机械能不变，内能增大【答案】ACD【解析】把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温度不变，物体内能不变，选项A正确；物体的内能与物体做什么
6、性质的运动没有直接关系，容器做加速运动其机械能不一定增大，选项B错误；电流通过电阻后电阻发热，是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的，选项C正确；如果取静止物体所在的位置为零势能面，则物体的机械能为零，但是由于分子的热运动永不停止，分子动能不可能为零，故内能不可能为零，选项D正确；静止容器中的冰熔化为水的过程中，水的重心会略微降低，其机械能减小，由于需要吸热，内能增大，选项E错误。【变式1-3】分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r= r1时，F=0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2
7、的过程中，势能_（填“减小“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到r1的过程中，势能_ （填“减小”“不变”或“增大”）；在间距等于r1处，势能_（填“大于”“等于”或“小于”）零。【答案】减小 减小 小于 【解析】1从距点很远处向点运动，两分子间距减小到的过程中，分子间体现引力，引力做正功，分子势能减小；2在的过程中，分子间仍然体现引力，引力做正功，分子势能减小；3在间距等于之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子间势能为零，则在处分子势能小于零。考点02 固体液体气体分子的运动特点【考点诠释】1固体和液体(1)晶体和非晶体。比较晶体非晶体单晶体多晶体形状规则不规则不规则熔点固定固定不固定特性
8、各向异性各向同性各向同性(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。2气体分子运动特点3对气体压强的理解(1)气体对容器壁的压强是气体分子频繁碰撞的结果，温度越高，气体分子数密度越大，气体对容器壁因碰撞而产生的压强就越大。(2)地球表面大气压强可认为是由于大气重力产生的。【典例2】（2021广东卷）在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强_
9、（选填“大于”、“小于”或“等于”）机场地面大气压强：从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能_（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】小于 不变 【解析】1机场地面温度与高空客舱温度相同，由题意知瓶内气体体积变小，以瓶内气体为研究对象，根据理想气体状态方程故可知高空客舱内的气体压强小于机场地面大气压强；2由于温度是平均动能的标志，气体的平均动能只与温度有关，机场地面温度与高空客舱温度相同，故从高空客舱到机场地面，瓶内气体的分子平均动能不变。【变式2-1】（2021河北卷）两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸A、B，汽缸内用轻质绝热活塞封闭完全相同的理想气体，如图1所示，现向活塞上
10、表面缓慢倒入细沙，若A中细沙的质量大于B中细沙的质量，重新平衡后，汽缸A内气体的内能_（填“大于”“小于”或“等于”）汽缸B内气体的内能，图2为重新平衡后A、B汽缸中气体分子速率分布图像，其中曲线_（填图像中曲线标号）表示汽缸B中气体分子的速率分布规律。【答案】大于 【解析】1对活塞分析有因为A中细沙的质量大于B中细沙的质量，故稳定后有；所以在达到平衡过程中外界对气体做功有则根据因为气缸和活塞都是绝热的，故有即重新平衡后A气缸内的气体内能大于B气缸内的气体内能；2由图中曲线可知曲线中分子速率大的分子数占总分子数百分比较大，即曲线的温度较高，所以由前面分析可知B气缸温度较低，故曲线表示气缸B中气
11、体分子的速率分布。【变式2-2】（2021全国卷）如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-温度（V-t）图上的两条直线I和表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0=-273.15；a、b为直线I上的一点。由图可知，气体在状态a和b的压强之比=_；气体在状态b和c的压强之比=_。【答案】 1 ， 【解析】1根据盖吕萨克定律有整理得由于体积-温度（V-t）图像可知，直线I为等压线，则a、b两点压强相等，则有2设时，当气体体积为 其压强为 ，当气体体积为 其压强为，根据等温变化，则有 由于直线I和各
12、为两条等压线，则有 ，联立解得【变式2-3】玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有（）A没有固定的熔点B天然具有规则的几何形状C沿不同方向的导热性能相同D分子在空间上周期性排列【答案】AC【解析】根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形。它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。它没有固定的熔点。故选AC。【变式2-4】如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度和的关系，正确的是（）ABCD【答案】C【解析
13、】由图可知状态A到状态B是一个等压过程，根据因为VBVA，故TBTA；而状态B到状态C是一个等容过程，有因为pBpC，故TBTC；对状态A和C有可得TA=TC；综上分析可知C正确，ABD错误；故选C。【变式2-5】（2021湖南卷）小赞同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量、截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量的铁块，并将铁块放置到电子天平上。当电子天平示数为时，测得环境温度。设外界大气压强，重力加速度。（1）当电子天平示
14、数为时，环境温度为多少？（2）该装置可测量的最高环境温度为多少？【答案】（1）297K；（2）309K【解析】（1）由电子天平示数为600.0g时，则细绳对铁块拉力为又：铁块和活塞对细绳的拉力相等，则气缸内气体压强等于大气压强当电子天平示数为400.0g时，设此时气缸内气体压强为p2，对受力分析有 由题意可知，气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比：联立式解得（2）环境温度越高，气缸内气体压强越大，活塞对细绳的拉力越小，则电子秤示数越大，由于细绳对铁块的拉力最大为0，即电子天平的示数恰好为1200g时，此时对应的环境温度为装置可以测量最高环境温度。设此时气缸内气体压强为p3，对受力分析有又由气缸内气体体积不变，则压强与温度成正比联立式解得考点03 热力学定律【考点诠释】1对热力学定律的理解(1)对热力学第一定律UQW的理解U仅由温度决定，升温时为正，降温时为负；W仅由体积决定，压缩时为正，膨胀时为负；Q由U和W共同决定。(2)对热力学第二定律的理解热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但不引起其他变化是不可能的。2对热力学第一定律的考查有定性判断和定量计算两种方式(1)定性判断利用题中的条件和符号法则对W、Q、U中的其中
