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- 2021-05-24 发布
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选考部分 第十二章 热学
【研透全国卷】
在新课标省区的高考中,对该部分内容的考查只在选考题部分出现,考查的知识不会面面俱到,重点考查分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、气体实验定律及热力学第一定律等知识.
预测在2018年高考中,对本部分内容的考查仍将以分子动理论、热力学定律及气体状态方程的应用为主.
考点
内容
要求
题型
选考实验
一、分子动理论、内能
分子动理论的基本观点和实验依据
Ⅰ
选择
1.实验内容
用油膜法估测分子的大小
2.命题形式
填空
阿伏加德罗常数
Ⅰ
气体分子运动速率的统计分布
Ⅰ
温度是分子平均动能的标志、内能
Ⅰ
中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位
Ⅰ
二、固体、液体和气体
固体的微观结构、晶体和非晶体
Ⅰ
选择、
填空、
计算
液晶的微观结构
Ⅰ
液体的表面张力现象
Ⅰ
气体实验定律
Ⅰ
理想气体
Ⅰ
饱和汽、未饱和汽、饱和汽压
Ⅰ
相对湿度
Ⅰ
三、热力学定律与能量守恒定律
热力学第一定律
Ⅰ
选择、
填空
能量守恒定律
Ⅰ
热力学第二定律
Ⅰ
第1讲 分子动理论 内能
(实验:用油膜法估测分子的大小)
知识点一 分子动理论
1.物体是由大量分子组成的
(1)分子的大小
①分子直径:数量级是 m.
②分子质量:数量级为10-26 kg.
③测量方法:油膜法.
(2)阿伏加德罗常数:1 mol任何物质所含有的粒子数,NA= mol-1.
2.分子热运动:一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动.
(1)扩散现象:相互接触的不同物质彼此进入对方的现象.温度 ,扩散越快,可在固体、液体、气体中进行.
(2)布朗运动:悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,微粒 ,温度 ,布朗运动越显著.
3.分子力:分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大而 ,随分子间距离的减小而增大,但总的来讲斥力变化得较快.
答案:1.(1)10-10 (2)6.02×1023 2.(1)越高 (2)越小 越高 3.减小
知识点二 温度
1.意义:宏观上表示物体的冷热程度(微观上表示物体中分子平均动能的大小).
2.两种温标
(1)摄氏温标和热力学温标的关系T= .
(2)绝对零度(0 K):是低温极限,只能接近不能达到,所以热力学温度无负值.
答案:2.(2)t+273.15 K
知识点三 内能
1.分子动能
(1)意义:分子动能是 所具有的动能.
(2)分子平均动能:所有分子动能的平均值. 是分子平均动能的标志.
2.分子势能:由分子间 决定的能,在宏观上分子势能与物体的 有关,在微观上与分子间的 有关.
3.物体的内能
(1)内能:物体中所有分子的 与 的总和.
(2)决定因素: 、 和物质的量.
答案:1.(1)分子热运动 (2)温度 2.相对位置 体积 距离 3.(1)热运动动能 分子势能 (2)温度 体积
(1)温度越高,扩散现象越明显.( )
(2)布朗运动是液体分子的无规则运动.( )
(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的减小而增大.( )
(4)-33 ℃=240 K.( )
(5)物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大.( )
(6)当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大.( )
(7)物体温度不变,其内能一定不变.( )
答案:(1)√ (2) (3)√ (4)√ (5)
(6)√ (7)
考点 微观量与宏观量
1.微观量
分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.
2.宏观量
物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.
3.关系
(1)分子的质量:m0==.
(2)分子的体积:V0==.
(3)物体所含的分子数:N=·NA=·NA或N=·NA=·NA.
4.分子的两种模型
(1)球体模型直径d=.(常用于固体和液体)
(2)立方体模型边长d=.(常用于气体)
考向1 固体、液体模型
[典例1] 空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水分越来越少,人会感觉干燥.某空调工作一段时间后,排出液化水的体积V=1.0×103 cm3.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3、摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1.试求:(结果均保留一位有效数字)
(1)该液化水中含有水分子的总数N;
(2)一个水分子的直径d.
[解析] (1)水的摩尔体积为
Vm== m3/mol=1.8×10-5 m3/mol
水分子总数为
N==≈3×1025(个).
(2)建立水分子的球体模型,有=πd3,可得水分子直径:d== m≈4×10-10 m.
[答案] (1)3×1025个 (2)4×10-10 m
考向2 气体模型
[典例2] 已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,地面大气压强为p0,重力加速度大小为g.由此可估算得,地球大气层空气分子总数为 ,空气分子之间的平均距离为 .
[解析] 可认为地球大气层对地球表面的压力是由其重力引起的,即mg=p0S=p0×4πR2,故大气层的空气总质量m=,空气分子总数N=NA=.由于h≪R
,则大气层的总体积V=4πR2h,每个分子所占空间设为一个棱长为a的正方体,则有Na3=V,可得分子间的平均距离a=.
[答案]
1.固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的.分子的体积V0=,仅适用于固体和液体,对气体不适用.
2.对于气体分子,d=的值并非气体分子的大小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.
考点 对分子热运动的理解
1.扩散现象:指相互接触的不同物质彼此进入对方的现象.温度越高,扩散越快;扩散可在固体、液体、气体中进行.
2.布朗运动:指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动.微粒越小,温度越高,布朗运动越显著.
3.扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较
类别
扩散现象
布朗运动
分子热运动
活动
主体
分子
固体微小颗粒
分子
区别
分子的运动,发生在固体、液体、气体等任何两种物质之间
微小颗粒的运动,是比分子大得多的分子团的运动,较大的颗粒不做布朗运动,但它本身的以及周围的分子仍在做热运动
指分子的运动,分子无论大小都做热运动,热运动不能通过光学显微镜直接观察到
观察
裸眼可见
光学显微镜
电子显微镜或扫描隧道显微镜
共同
点
都是永不停息的无规则运动,都随温度的升高而变得更加激烈
联系
布朗运动是由于微小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的,它是分子做无规则运动的反映
考向1 布朗运动与热运动的比较
[典例3] 关于分子热运动和布朗运动,下列说法正确的是( )
A.布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
B.布朗运动间接反映了分子在永不停息地做无规则运动
C.悬浮颗粒越大,同一时刻与它碰撞的液体分子越多,布朗运动越显著
D.当物体温度达到0 ℃时,物体分子的热运动就会停止
[解析] 布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动,A错误;布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性,B正确;悬浮颗粒越大,液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小,布朗运动越不明显,C错误;热运动在 0 ℃时不会停止,D错误.
[答案] B
考向2 布朗运动与扩散现象的比较
[典例4] (多选)下列有关扩散现象与布朗运动的叙述中,正确的是( )
A.扩散现象与布朗运动都能说明分子在做永不停息的无规则运动
B.扩散现象与布朗运动没有本质的区别
C.扩散现象突出说明了物质的迁移规律,布朗运动突出说明了分子运动的无规则性规律
D.扩散现象和布朗运动都与温度有关
E.布朗运动是扩散的形成原因,扩散是布朗运动的宏观表现
[解析] 扩散现象与布朗运动都能说明分子在做永不停息的无规则运动,故A正确;扩散是物质分子的迁移,布朗运动是宏观颗粒的运动,是两种完全不同的运动,故B错误;两个实验现象说明了分子运动的两个不同规律,则C正确;两种运动随温度的升高而加剧,所以都与温度有关,D正确;布朗运动与扩散的成因均是分子的无规则运动,两者之间不具有因果关系,故E错误.
[答案] ACD
布朗运动、分子热运动、扩散现象的辨析:布朗运动是布朗颗粒(线度约10-6 m)在液体分子撞击下的无规则运动,布朗运动并不是分子热运动,但它反映了分子永不停息地做无规则运动;扩散现象是液体分子直接运动的结果.
考点 分子力、分子势能与分子间距离的关系
1.分子力曲线与分子势能曲线:分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0):
分子力曲线 分子势能曲线
2.分子力、分子势能与分子间距离的关系
(1)当r>r0时,分子力为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加.
(2)当rr0时,分子间作用力随分子间距的增大而减小
[解析] 分子力和分子间距离的关系图象如图所示,根据该图象可判断分子间引力随分子间距的增大而减小,分子间斥力随分子间距的减小而增大,A、B正确;当rr0时,分子力随分子间距的增大先增大后减小,故E错误.
[答案] ABD
考向2 分子力做功与分子势能
[典例6] (多选)分子力比重力、引力等要复杂得多,分子势能跟分子间的距离的关系也比较复杂.图示为分子势能与分间距离的关系图象,用r0表示分子引力与分子斥力平衡时的分子间距,设r→∞时,Ep=0,则下列说法正确的是( )
A.当r=r0时,分子力为零,Ep=0
B.当r=r0时,分子力为零,Ep为最小
C.当r0r0(平衡位置)时,分子力表现为引力,且随着分子间距离的增大,分子力先增大后减小.
(2)当r=r0(平衡位置)时分子势能最小,因为不管分子间距离由r0增大还是减小,分子力都要做负功,分子势能都要增加.
(3)当r