高考物理复习分单元资料第8章《热学》

第八章 热学
●复习导航
热学是研究与温度有关的热现象的科学.它是从两个方面来研究热现象及其规律的，一是从物质的微观结构即用分子动理论的观点来解释与揭示热学宏观量及热学规律的本质；二是以观测和实验事实为依据，寻求热学参量间的关系及热功转换的关系.热学包括分子动理论，热和功，气体的性质等内容.
分子动理论是物质的微观结构学说，是宏观现象与微观本质间的联系纽带；能的转化和守恒定律是自然界普遍适用的规律.
考纲对“分子热运动·能量守恒”的要求有所提高.在原来的基础上又增加了“热力学第一定律、热力学第二定律、永动机不可能、绝对零度不可达到、能源的利用与环境保护”等内容，请在复习中加以重视.
气体性质内容的要求大大降低，在考纲中仅对气体的状态和状态参量、热力学温度、气体分子运动的特点和气体压强的微观意义提出了要求，气体实验定律及气体状态方程已被删除.复习中要把握好这部分内容的深、广度，要注意考纲中“气体的状态和状态参量、热力学温度”的要求为Ⅱ级.
本章的复习可分为两个单元：（Ⅰ）分子热运动·能量守恒；（Ⅱ）气体.
第Ⅰ单元 分子热运动·能量守恒
●知识聚焦
一、物质是由大量分子组成的
1.分子体积很小，它的直径数量级是10-10 m.
油膜法测分子直径：d ＝
S
V
，V 是油滴体积，S 是水面上形成的单分子油膜的面积. 2.分子质量很小，一般分子质量的数量级是10-26 kg. 3.分子间有空隙.
4.阿伏加德罗常数：1 mol 的任何物质含有的微粒数相同，这个数的测量值N A ＝6.02×１023 mol -1.
阿伏加德罗常数是个十分巨大的数字，分子的体积和质量都十分小，从而说明物质是由大量分子组成的.
二、分子永不停息地做无规则热运动
1.扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象.温度越高，扩散越快.
2.布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的花粉颗粒的永不停息的无规则运动.颗粒
越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈.布朗运动是液体分子永不停息地做无规则热运动的反映.是微观分子热运动造成的宏观现象.
三、分子间存在着相互作用力
1.分子间同时存在相互作用的引力和斥力，合力叫分子力.
2.特点：分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，随分子距离的减小而增大，但斥力比引力变化更快.
(1)r＝r0时(约几个埃，1埃＝10-10 m)，F引＝F斥，分子力F＝0.
(2)r＜r0时，F引＜F斥，分子力F为斥力.
(3)r＞r0时，F引＞F斥，分子力F为引力.
(4)r＞10r0后，F引、F斥迅速减为零，分子力F＝0.
四、物体的内能
1.分子的平均动能：物体内分子动能的平均值叫分子平均动能.
温度是分子平均动能的标志.温度越高，分子的平均动能越大.
2.分子势能：由分子间的相互作用和相对位置决定的能量叫分子势能.
分子势能的大小与物体的体积有关.
当分子间的距离r＞r0时，分子势能随分子间的距离增大而增大；当r＜r0时，分子势能随分子间的距离减小而增大；当r＝r0时，分子势能最小.
3.物体的内能：物体内所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能.
五、物体内能的变化
改变物体的内能有两种方式：
1.做功：外力做功，物体内能增加；克服外力做功，物体内能减少.
2.热传递：吸收热量，物体内能增加；放出热量，物体内能减少.
做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但本质有区别.通过做功改变物体的内能，是使物体的内能和其他形式的能量发生转化.通过热传递改变物体内能,是使内能从一个物体转移到另一个物体.
六、热力学定律
1.热力学第一定律
在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，外界对物体所做的功W 加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加ΔU.即：
ΔU=Q+W
利用ΔU=Q+W讨论问题时，必须弄清其中三个量的符号法则.外界对物体做功，W取正值，反之取负值；物体从外界吸收热量，Q取正值，反之取负值；物体内能增加，ΔU取正值,反之取负值.
2. 热力学第二定律
表述一：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.
表述二：不可能以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.
热力学第二定律使人们认识到：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性.
3.热力学第三定律
不可能用有限的手续使一物体冷却到绝对温度的零度(绝对零度不可能达到).
七、能量守恒定律
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或从一个
物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中其总量不变.
●疑难解析
1.阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁.在此所指微观物理量为：分子的体积v 、分子的直径d 、分子的质量m.宏观物理量为：物质的体积V 、摩尔体积V mol 、物质的质量M 、摩尔质量M mol 、物质的密度ρ.
(1)计算分子质量：m ＝
A mol A mol N V N M ρ
=
(2)计算分子的体积：v ＝
A
mol
A mol N M N v ρ=
分子直径：d ＝3
6π
V
(球体模型)，d ＝3V (立方体模型)
(3)计算物质所含的分子数： n ＝
mol M M ·N A ＝mol V V ·N A ＝mol M V ρ·N A ＝mol
V M
ρ·N A 例如，估算标准状况下气体分子间的距离时，由于气体分子间距离较大，各分子虽然做
热运动，但仍可看做是均匀分布的.1 mol 任何气体在标准状况下的体积均为22.4 L ，将其分成若干个小立方体，每个小立方体内装一个分子，立方体的边长即分子间的距离.
d ＝323
33A mol 10
0.6104.22⨯⨯=-N V m ≈3×１0－9
m 2.分子间的相互作用力
分子力是邻近的分子间原子核的正电荷和核外电子之间的相互作用引起的有复杂规律的力.分子力的变化可由图8—1—1所示.分子距离r 在0～r 0间合力F 表现为斥力；在r ＞r 0后合力表现为引力，且引力先增大后减小；当r 达到十几个埃时，分子力减为零.
图8—1—1
由分子间的相对位置和相互作用而决定的能叫分子势能.当物体被拉伸时，r ＞r 0，外力克服分子引力做功，分子势能增加；当物体被压缩时，r ＜r 0，外力克服分子斥力做功，分子势能增加，通常状态下，分子距离r ＝r 0，分子力为零，分子势能最小.
总之，分子的热运动让分子分散开，分子间的相互作用力让分子聚集在一起，二者相互制约，构成了固、液、气三态，决定了物体的内能.
3.物体的内能与温度和体积的关系
温度变时分子动能变，体积变时分子势能变，因此物体的内能决定于它的温度和体积.但这句话却不能作为判断两物体内能大小的依据.如两物体温度和体积均相同，而内能却没有确
定的关系.再如，0℃的冰融化成0℃的水，体积减少，不能就此认为其势能也减少.而应从改变内能的两种方式上去分析.冰融化过程吸收热量，内能增加，而温度不变，所增加的只是分子的势能.
4.永动机不可能制成
第一类永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功.这种永动机违背能量守恒定律，是不可能制造成的.
第二类永动机：只从单一热源吸收热量，全部用来做功，而没有冷凝.这类永动机虽然不违反能量守恒定律，但与热力学第二定律却是矛盾的，这类永动机也是不可能制造成的.
●典例剖析
［例1］图8—1—2中关于布朗运动的实验，下列说法正确的是
图8—1—2
A.图中记录的是分子无规则运动的情况
B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹
C.实验中可以看到，微粒越大，布朗运动越明显
D.实验中可以看到，温度越高，布朗运动越剧烈
【解析】图中记录的是每隔若干时间(如30 s)微粒位置的连线，而这段时间内微粒的运动情况却不得而知.虽然图示所反映的不是微粒的轨迹，但却可看出其运动的无规则性.
做布朗运动的微粒都很小，一般为10-6 m 左右.微粒做布朗运动的根本原因是：各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡.因此，只有微粒越小、温度越高时布朗运动才越剧烈.故选D.
【说明】 针对课本中演示实验的考查在往年的高考中经常出现，做好这类题目的关键是：搞清原理、认真观察，在可能的情况下亲自动手做一做.
【设计意图】 布朗运动是说明分子运动规律的重要宏观现象，通过本例加深学生对布朗运动的认识.
［例2］已知水的密度ρ＝1.0×１03 kg ／m 3，水的摩尔质量M mol ＝１.８×１0－
2 kg ／mol ，求： (1)1 cm 3的水中有多少个水分子. (2)估算一个水分子的线度多大. 【解析】 水的摩尔体积
V mol ＝
ρ
mol
M ＝3
210
0.1108.1⨯⨯- m 3／mol ＝1.8×10-5 m 3／mol (1)1 cm 3水中的水分子数
n ＝6
523mol A 10
108.1100.6⨯⨯⨯=-V N ／cm 3＝3.3×１022／cm 3
(2)建立水分子的球模型，有
61
πd 3＝A
mo N V l 水分子直径
d ＝3A mol 6N V π＝323
5
10
0.614.3108.16⨯⨯⨯⨯- m ＝3.9×１0-10
m 建立水分子的立方体模型，有 d 3＝
A
mol
N V 水分子直径
d ＝323
5
3A mol 10
0.6108.1⨯⨯=-N V m ＝3.1×１0-10 m. 【说明】 不论把分子看做球体，还是看做立方体，都只是一种简化的模型，是一种近似
处理的方法.由于建立的模型不同，得出的结果稍有不同，但数量级都是10-10 m .一般在估算固体或液体分子线度或分子间距离时采用球模型，在估算气体分子间的距离时采用立方体模型.
【设计意图】 阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的重要常数，涉及阿伏加德罗常数的计算也是高考常考的内容.通过本例说明以阿伏加德罗常数为桥梁，由宏观量求微观量或由微观量求宏观量的方法.
※
［例3］如图8—1—3所示，在质量为M 的细玻璃管中盛有少量乙醚液体，用质量为m 的软木塞将管口封闭.加热玻璃管使软木塞在乙醚蒸气的压力下水平飞出，玻璃管悬于长为l 的轻杆上，细杆可绕上端O 轴无摩擦转动.欲使玻璃管在竖直平面内做圆周运动，在忽略热量损失的条件下，乙醚最少要消耗多少内能?
图8—1—3
【解析】 加热玻璃管的过程中乙醚内能增大，由液态变成气态.管内压强增大将软木塞顶开，乙醚内能减少，玻璃管和软木塞机械能增大.根据动量守恒定律和能量守恒定律即可求出乙醚内能的改变量.
设软木塞水平飞出时M 和m 的速率分别为v 1和v 2，由动量守恒定律得： mv 2＝Mv 1=0 ① 细玻璃管恰能越过最高点的条件是速度为零，由机械能守恒定律得：
l Mg Mv 22
12
1⋅= ②
由能量守恒定律知，管塞分离时二者动能之和等于乙醚消耗的内能Ｅ内，即：
E 内＝
22212
121mv Mv + ③
联立①②③式可得E 内＝2M ｇl(m
m
M +).
【说明】 能量守恒定律贯穿于整个物理学的始终，从能量的角度分析和求解问题是一条重要的途径.在利用能量守恒定律列方程时，一定要分析清有几种形式的能量，它们是如何实现转化和转移的，哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少.这些都清楚了，然后列式运算才会少出错误.
【设计意图】 通过本例说明综合利用有关规律分析解决力、热综合问题的思路方法. ●反馈练习 ★夯实基础
1.关于分子动理论，有以下说法
①把煤堆在墙角时间长了，墙内部也变黑，证明分子在不断扩散 ②酒精和水混合后体积减小，证明分子间有间隙
③大风天看到风沙弥漫、尘土飞扬，这就是布朗运动
④布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著
以上说法中正确的是 A.①② B.③④ C.①③ D.②④
【解析】 布朗运动是指在显微镜下看到的悬浮在液体（或气体）中微小颗粒的无规则运动，故③错，并且颗粒越大，所受分子撞击力不平衡性越不显著，布朗运动越不明显，故④错.
【答案】 A
2.如图8—1—4所示为电冰箱的工作原理图，压缩机工作时，强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.那么
①在冰箱内的管道中，致冷剂迅速膨胀并吸收热量 ②在冰箱外的管道中，致冷剂迅速膨胀并放出热量 ③在冰箱内的管道中，致冷剂被剧烈压缩并吸收热量 ④在冰箱外的管道中，致冷剂被剧烈压缩并放出热量 以上说法中正确的是 A.①④ B.②③ C.只有① D.只有④
【解析】 电冰箱工作原理：外管道内的高压致冷剂液体，通过毛细管降压、降温，从内管道吸热变为蒸气，又被压缩机压缩成高压、高温蒸气排入外管道，放热变成液体.
【答案】 A
3.关于物体内能，有下列说法
①相同质量的两物体，升高相同的温度，内能增量一定相同 ②一定量0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少
③一定量气体体积增大，但既不吸热也不放热，内能一定减少 ④一定量气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减少 以上说法中正确的是 A.①② B.③④ C.①④ D.②③
【解析】 由热力学第一定律知：③对①错.一定量0℃的水结成0
℃的冰，放热，内能减
图8—1—4
少，②对.
【答案】D
4.关于温度的概念，下列说法中正确的是
A.某物体的温度为0℃，则其中每个分子的温度都是0℃
B.温度是物体分子热运动平均速率的标志
C.温度是物体分子热运动平均动能的标志
D.温度可以从高温物体传递到低温物体，达到热平衡时两物体温度相同
【解析】温度是物体的宏观特征，是大量分子热运动的宏观体现，对一个分子不能谈温度，A错.温度是物体分子平均动能的标志，而不是分子平均速率的标志，故B错，C对.从高温物体传递到低温物体的是热量，而不是温度，D错.
【答案】C
5.对不同物体而言，下列说法正确的是
A.温度高的物体内分子的平均动能一定大于温度低的物体内分子的平均动能
B.温度高的物体内每一个分子的动能一定大于温度低的物体内每一个分子的动能
C.温度高的物体内分子的平均速率一定大于温度低的物体内分子的平均速率
D.温度高的物体内每一个分子的速率一定大于温度低的物体内每一个分子的速率
【解析】温度是分子平均动能的标志，不是分子平均速率的标志，更不能反映每一个分子的运动情况.
【答案】A
6.100 ℃的水和100℃的水蒸气相比较
①它们水分子的平均动能相等
②它们的内能相等
③100 ℃的水蒸气的内能大
④100 ℃的水的内能可能等于、也可能小于、还可能大于100 ℃水蒸气的内能
以上判断正确的是
A.①②
B.①③
C.①④
D.只有③
【解析】由于水和水蒸气温度相同，故分子的平均动能相同，①对.由于水和水蒸气的质量不确定，故它们内能的关系不确定，④对.
【答案】C
7.下列说法中不正确
．．．的是
A.物体有内能必有机械能
B.物体机械能为零时，内能却不能为零
C.物体内能永远不会为零
D.物体的内能和机械能是两种不同形式的能量，它们可以相互转化
【解析】物体的机械能可以为零.但内能却不能为零，因为分子总是不停地做无规则热运动.A的说法不正确，应选A.
【答案】A
★提升能力
8.关于物体内能的变化情况的说法正确的是
A.吸热的物体的内能一定增加
B.体积膨胀的物体的内能一定减少
C.外界对物体做功，其内能一定增加
D.绝热压缩物体，其内能一定增加
【解析】 改变物体内能的途径有两种：做功和热传递，在其中一种改变内能的途径不确定的情况下，不能根据另一种改变内能途径的情况判断物体内能的变化.
【答案】 D
9.对于热量、功和内能三个物理量，下列各种说法中正确的是 A.热量和功是由过程决定的，而内能是由物体的状态决定的 B.热量、功和内能的物理意义相同 C.热量和功都可以作为内能的量度 D.内能大的物体含的热量一定多
【解析】 热量和功是过程量，内能是状态量.它们具有不同的物理意义，热量和功都可量度内能的改变多少，不能量度内能的多少.
【答案】 A
10.金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是 A.迅速向里推活塞 B.迅速向外拉活塞 C.缓慢向里推活塞 D.缓慢向外拉活塞
【解析】 迅速向里推活塞，对气体做功，而气体来不及和外界进行热交换，从而使气体内能增大，温度升高，达到混合物的燃点.
【答案】 A
11.下列说法正确的是
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.功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功
C.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
D.凡是不违反能量守恒定律的过程都一定能实现 【答案】 C
12.空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中空气做功为2×105 J,空气的内能增加了1.5×105 J,则气体______（填“吸”或“放”）热为______J.
【解析】 由热力学第一定律：ΔU =Q +W 得： 1.5×105 J=2×105 J+Q 所以Q =-5×104 J.故放热. 【答案】 放；5×104 13.1967年，“托雷—坎永号”油轮在英吉利海峡触礁，使大约八万吨原油溢出，污染了英国一百多公里的海岸线，使二万五千只海鸟死亡.石油流入海中，危害极大.在海洋中泄漏1 t 原油可覆盖12 km 2的海面，试计算油膜的厚度是分子直径的倍数约为_______.(设原油的密度为0.91×１03 kg ／m 3.保留一位有效数字)
【解析】
=ρ
m
＝S ×h 倍数＝
10
10-h
【答案】 9×１05
14.如果取分子间距离r ＝r 0(r 0＝１0-10 m)时为分子势能的零势能点，则r ＜r 0时，分子势能为 值；r ＞r 0时，分子势能为 值.如果取r →∞时为分子势能的零势能点，则r ＞r 0时，分子势能为 值；r ＜r 0时，分子势能可以为 .(填“正”“负”或“零”)
【解析】 从引力和斥力做功与势能变化的关系入手确定之. 【答案】 正；正；负；负
15.在做《用油膜法估测分子大小》的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL 上述溶液75滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图8—1—5所示.坐标中正方形方格的边长为1 cm ，试求：
图8—1—5
(1)油酸膜的面积是多少cm 2？
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积. (3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径.
【解析】 (1)由图形状，其中正方形方格87个，用补偿法近似处理，可补19个整小方格.实际占小方格87＋19＝106，那么油膜面积
S =106×1 cm 2＝106 cm 2
(2)由1 mL 溶液中有75滴，1滴溶液的体积
75
1
mL.又每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL ，75
1
mL 溶液中纯油酸的体积 V =
4
10
751
6⨯
mL ＝８×10-6 mL (3)油酸分子直径
D ＝106
1086-⨯=S V cm ＝7.5×10-10m
【答案】 （1）106 cm 2(2)8×10-6 mL(3)7.5×10-10 m ※
16.当分子间距离大于10r 0(r 0是分子平衡位置间距离)时，分子力可以认为是零.规定此时分子势能为零，当分子间距离是平衡距离r 0时，下面的说法中正确的是
A.分子力是零，分子势能也是零
B.分子力是零，分子势能不是零
C.分子力不是零，分子势能是零
D.分子力不是零，分子势能不是零
【解析】 根据分子力随分子间距的变化关系知，r =r 0时，分子力为0.根据分子力做功与分子势能的关系知，选r ＞10r 0时分子势能为0.r =r 0时，分子势能最小，并且小于0.故B 对.
【答案】 B ※
17.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；
降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是
①物体克服阻力做功
②物体的动能转化为其他形式的能量 ③物体的势能转化为其他形式的能量 ④物体的机械能转化为其他形式的能量 以上判断正确的是 A.①② B.③④ C.①④ D.②③
【解析】 四个现象中物体运动过程中都受到运动阻力，因而物体都克服阻力做功，故①对，这四个物体运动过程中，汽车是动能转化为其他形式的能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化为其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能，④对.
【答案】 C ※
18.如图8—1—6所示的容器中，A 、B 各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，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.开始A 中水面比B 中高，打开阀门，使A 中的水逐渐流向B 中，最后达到平衡，在这个过程中
图8—1—6
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】 由于水的体积不变，故 p 0S A h A =p 0S B h B
即大气压力对A 做的正功与B 克服大气压力做的功相等.故大气压力不做功.但水的重力势能减少了，它转化为水的内能，故水的内能增加了.
【答案】 D ※
19.在平均深度是10 m 、水面面积为10 km 2的湖里投入1 g 食盐，假设食盐均匀地溶解在湖水里，那么1 cm 3的水里所含食盐分子的个数为______.(食盐的摩尔质量为58.5 g/mol,结果保留两位有效数字）
【解析】 1 g 食盐所含分子数为n =
M m ×N A =5
.581
×6.02×1023=1.0×1022,1 cm 3的水里所含食盐分子的个数为n =
10310
101011
⨯⨯⨯=⨯'n v v ×1.0×1022=1×108. 【答案】 1×108
※20.水能不产生污染物，是一种清洁能源.位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流速达每秒6000 m 3，而且是一年四季流量稳定，瀑布落差50 m.若利用这一资源发电，设其效率为50%，估算发电机的输出功率.
【解析】 每秒流下的水量m =V ρ＝6000×103 kg ，由能的转化和守恒知：mgh ×50％＝Pt .式中m 取6000×103 kg ，t 取1 s ，h =50 m ，解得P =3×107 W.
【答案】 3×107 W
※21.质量为100 g 的铅弹，以200 m/s 的水平速度射入静止在光滑水平面上质量为1.9 kg 的靶子而未穿出，求：
(1)铅弹损失的动能.
(2)若整个系统损失的动能全部转变成热，且有50%被子弹吸收，铅弹的温度可升高多少？（铅的比热取126 J/kg ·℃）
【解析】 （1）由子弹和靶子组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得：mv 0=(M +m )v .v =10 m/s,铅弹损失的动能ΔE =21mv 02-2
1mv 2=1995 J (2)由能量守恒定律得：Q =21mv 02-2
1 (M +m )v
2 又因为50%Q =m c Δt
所以Δt=75.4℃
【答案】 （1）1995 J （2）75.4 ℃
※22.横截面积为3 dm 2的圆筒内装有0.6 kg 的水，太阳光垂直照射了2 min ，水温升高了1℃,设大气顶层的太阳能只有45%到达地面，试估算出太阳的全部辐射功率为多少？（保留1位有效数字，设太阳与地球之间平均距离为1.5×1011 m)
【解析】 水温升高1℃所吸收的热量Q =cm ·Δt =2.52×102 J,地球单位时间、单位面积上获得的热量Q ′=St
Q =7.0×102 W/m 2;太阳向地球表面单位面积上发送的能量功率为P ′=Q ′/η=1.56×103 W/m 2,以太阳与地球距离为半径的球体表面积为S ′=4πr 2=2.7×1023 m 2,太阳的全部辐射功率为P =P ′·S ′=4×1026 W.
【答案】 4×1026 W
第Ⅱ单元 气体
●知识聚焦
一、气体的状态参量
1.温度：宏观上表示物体的冷热程度，微观上标志着物体中分子平均动能的大小.其热力学温度和摄氏温度的关系为T =t +273 K,二者的区别在于零点的选取不同，而每一度所表示的温差则是相同的.热力学温度的国际单位为K.
2.体积：气体的体积宏观上等于容器的容积，微观上则表示气体分子所能达到的空间.体积的国际单位为m
3.且
1 m 3＝103 dm 3(L)＝106 cm 3（mL)
3.压强：气体的压强宏观上等于器壁单位面积上受到的压力，从微观上看则是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果.压强的国际单位为Pa ，且
1atm ＝1.013×105 Pa ＝76 cmHg
4.三个参量的大小决定了气体所处的状态.在质量不变的情况下，P 、V 、T 相互影响，只有一个参量改变是不可能的，至少要有两个或三个参量同时改变.
二、气体分子动理论
1.气体分子运动的特点
气体中的分子虽然比较稀疏，但是，每 cm 3体积内的分子数仍有1019个，1个空气分子在1 s 内与其他空气分子的碰撞次数竟达109次之多.就某一个分子来说，它在某一时刻的速度具有怎样的大小和方向，完全是偶然的，但对大量分子的整体来说，分子的运动却表现出一定的规律.
2.气体分子速率分布的统计规律
大量分子做无规则运动，速率有的大，有的小，但大多数分子的速率都在某个数值附近，离开这个数值越远，分子数越少，表现出“中间多，两头少”的规律.温度升高时，速率大的分子数增加，分子的平均速率增大.
3.气体压强的微观解释
气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的.气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力.气体分子的平均动能越大，分子越密，对单位面积器壁产生的压力就越大，气体的压强就越大.
●疑难解析
气体压强的确定
1.活塞模型
如图8—2—1和8—2—2是最常见的封闭气体的两种方式.图8—2—1中活塞的质量为m ，气缸横截面积为S ，外界大气压强为P 0.由于活塞处于平衡状态，所以
图8—2—1 图8—2—2
p 0S +mg =pS
则气体的压强为：
p =p 0+S
mg . 其实图8—2—2中的液柱也可以看成一个活塞，由于液柱处于平衡状态，所以
pS +mg =p 0S
则气体压强为：
p =p 0-S
mg =p 0-ρgh . 总之，对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对“活塞”受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.(请同学们思考：若图8—2—1中的气缸整体具有向上的加速度a,被封气体的压强如何表示？）
2.连通器模型
如图8—2—3所示，U 形管竖直放置.根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等.所以气体B 和A 的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来.则有：。