7分子动理论 气体及热力学定律

零,A、D错;当分子间的距离大于或小于r0时,分子力做负功,分 子势能增加,r=r0时分子势能最小,B对,C错。
【解题悟道】
分子动理论的三个核心规律
(1)分子模型、分子数：
①分子模型：球模型：V= 4 πR3,立方体模型：V=a3。
②分子数：N=nNA=
m N A= V N A。 Mm Vm
3
(2)分子运动：分子做永不停息的无规则运动,温度越高,分子 的无规则运动越剧烈。
F.气体内能不变,却对外做功,此过程违反热力学第一定律,不
可能实现
G.气体是从单一热源吸热,全部用来对外做功,但此过程不违反
热力学第二定律
【解析】选B、C、G。导热汽缸说明温度不变,内能不变,D错。 等温过程中,体积越大,气体压强越小,活塞左右压强差越大,拉 动活塞所需外力越大,C对。温度不变说明气体分子平均速率、 平均动能不变,A错、B对。但是活塞向外移动又对外界做功,要 保持内能不变,必须从外界吸热,E错。吸热又对外做功,内能不 变,符合热力学定律,G对、F错。
2.(多选)(2013·新课标全国卷Ⅰ)两个相距较远的分子仅在分
子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过程中,下列
说法正确的是( )
A.分子力先增大,后一直减小
B.分子力先做正功,后做负功 C.分子动能先增大,后减小 D.分子势能先增大,后减小 E.分子势能和动能之和不变
【解析】选B、C、E。两分子从相距较远处仅在分子力作用下 由静止开始运动,直至不再靠近的过程中,分子力先是分子引力 后是分子斥力,分子间距离r>r0时为引力,随着距离r的减小分
【解析】选A、D、E。闭合开关后,电阻丝发热加热气体,温度
升高,气体的分子平均动能增加,气体的内能增加,选项A正确、
B错误;绝热活塞K缓慢且无摩擦地向右移动,气体对外做功,气
体的压强不变,体积增大,电阻丝放出的热量等于气体对外所做
的功和增加的内能,选项C错误、D正确;由于气体分子平均动能 变大,平均每次的撞击力变大,又由于气体压强不变,气体对器 壁单位面积的撞击力不变,故气体分子单位时间内对器壁单位 面积撞击次数减少,E正确。
【解析】理想气体经历等压变化,由盖-吕萨克定律得
VA VB TA TB
解得：VB=8.0×10-3m3
外界对气体做的功
W=p(VA-VB)=1.0×105×(6.0×10-3-8.0×10-3)J=-2×102J
根据热力学第一定律ΔU=W+Q
解得ΔU=5.0×102J
答案：5.0×102J
【解题悟道】
(3)热力学定律。
①热力学第一定律：Δ U=W+Q。
②热力学第二定律：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都
具有方向性。
思想方法 (1)物理思想：理想化模型思想、控制变量思想。 (2)物理方法：类比法、假设法、转换研究对象法。
热点考向一
分子动理论考查
【典题1·师生探究】(2013·北京高考)下列说法正确的是 ( A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 B.液体分子的无规则运动称为布朗运动 C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加 D.物体对外界做功,其内能一定减少 )
4 解得m= 4pⅠ0S 5g 答案：4pⅠ0S 5g
子引力先增大后减小,分子间距离r<r0时为斥力,分子斥力一直
增大至最大,故选项A错误;在两分子靠近的过程中,分子引力做
正功、分子斥力做负功,分子势能先减小后增大,分子动能先增
大后减小,所以选项B、C正确,选项D错误;分子仅在分子力作用
下运动,只有分子力做功,分子势能和动能之和不变,选项E正确。
【加固训练】(2014·丹东模拟)下列说法正确的是(
变化规律：r=r0时,分子间作用力f=0;r<r0时,f为斥力;r>r0
时,f为引力。
(2)根据分子间作用力的方向,可判断分子间作用力的做功情况, 进一步判断分子势能的变化规律：r=r0时,分子势能Ep最小; r<r0时,Ep随r减小而增大;r>r0时,Ep随r增大而增大。
【解析】选B。当r=r0时引力与斥力的合力为零,即分子力为
【破题关键】 气体 (1)理想气体的内能是否变化、平均动能是否变化,取决于_____ 的温度 。 _______ 封闭气体 (2)“活塞K缓慢且无摩擦地向右移动”说明：此过程_________
压强 不变。 _____
从外界吸热 也 (3)“绝热”说明：除了电阻丝发热,气体既不___________, 向外界放热 。 不___________
)
A.由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度,可以估算该种
气体分子的大小
B.悬浮在液体中的固体微粒越小,布朗运动就越明显
C.分子间的引力随分子间距离的增大而增大,分子间斥力随分 子间距离的增大而减小 D.根据热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传到高温 物体
【解析】选B。由于气体分子的间距较大,根据阿伏加德罗常数、
【解析】设活塞的质量为m,汽缸倒置前下部分气体的压强
为pⅡ0,倒置后上下气体的压强分别为pⅡ、pⅠ,
由力的平衡条件有
pⅡ0=pⅠ0+ mg
S pⅠ=pⅡ+ mg S
倒置过程中,两部分气体均经历等温过程,设气体的总体积为V0, 由玻意耳定律得 pⅠ0 V0 =pⅠ V0
2 2 4
pⅡ0 V0 =pⅡ 3V0
气体体积增大,对外做功,由热力学第一定律可知,胎内气体吸
热。A选项正确。
热点考向三
气体实验定律的应用
【典题5·师生探究】(2014·海南高考)一 竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形汽缸内 盛有一定量的氮气,被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ两 部分;达到平衡时,这两部分气体的体积相 等,上部分气体的压强为pⅠ0,如图甲所示。若将汽缸缓慢倒置, 再次达到平衡时,上下两部分气体体积之比为3∶1,如图乙所示。 设外界温度不变。已知活塞面积为S,重力加速度大小为g,求活 塞的质量。
【对点训练】
1.(多选)如图所示,导热的汽缸固定在水平地面上,用活塞把一
定质量的理想气体封闭在汽缸中,汽缸的内壁光滑。现用水平
外力F作用于活塞杆,使活塞缓慢地向右移动,由状态①变化到
状态②,在此过程中,如果环境温度保持不变,下列说法正确的 是( )
A.每个气体分子的速率都不变 B.气体分子平均动能不变 C.水平外力F逐渐变大 D.气体内能减少 E.气体放出热量
【加固训练】给旱区送水的消防车停在水平地面上,在缓慢放 水过程中,若车胎不漏气,胎内气体温度不变,不计分子间势能, 则胎内气体( A.从外界吸热 ) B.对外界做负功
C.分子平均动能减小
D.内能增加
【解析】选A。该题考查了热力学定律。由于车胎内温度保持
不变,故分子的平均动能不变,内能不变。放水过程中,车胎内
(3)分子势能、分子力与分子间距离的关系：
【对点训练】
1.(2014·西安模拟)以下说法正确的是(
)
A.无论什么物质,只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子数
B.分子引力不等于分子斥力时,违背了牛顿第三定律
C.1 g氢气和1 g氧气含有的分子数相同,都是6.02×1023个 D.阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗 运动
气体的摩尔质量和密度,只能估算出每个分子平均占据的空间
大小,而不可以估算气体分子的大小,选项A错误;悬浮在液体中 的固体微粒越小,液体的温度越高,布朗运动越明显,选项B正确; 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小 ,选项C错误; 根据热力学第二定律可知,热量不可能自发地从低温物体传到 高温物体,但在外界的影响下,也可以从低温物体传到高温物体, 选项D错误。
【破题关键】
液体中悬浮微粒 的无规则运动。 (1)布朗运动是指_______________
做功 ②_______ 热传递 。 (2)改变物体内能的两个方法：①_____;
【解析】选A。布朗运动是颗粒的无规则运动 ,反映了液体分子 的无规则运动,故A正确,B错误;根据热力学第一定律ΔU=W+Q, 物体从外界吸收热量,其内能不一定增加,物体对外界做功,其 内能也不一定减少,故C、D错误。
【典题2·自主探究】(2013·福建高考)下列四幅图中,能正确
反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图
线是( )
【审题流程】 第一步：审题干→明确目标 (1)分子间作用力f随分子间距离r的变化规律; (2)分子势能Ep随分子间距离r的变化规律。
第二步：审问题→明确思路
(1)根据分子间引力、斥力的变化规律,可分析分子间作用力的
热点考向二
热力学定律的综合应用
【典题3·师生探究】(多选)如图所示,电路与一绝热密闭汽缸
相连,R为电阻丝,汽缸内有一定质量的理想气体,外界大气压恒
定。闭合开关后,绝热活塞K缓慢且无摩擦地向右移动,则下列
说法正确的是( )
A.气体的内能增加 B.气体分子平均动能不变 C.电阻丝放出的热量等于气体对外所做的功 D.气体的压强不变 E.气体分子单位时间内对器壁单位面积的撞击次数减少
2.(多选)(2014·广东高考)用密封性好、充满气体的塑料袋包 裹易碎品,如图所示。充气袋四周被挤压时,假设袋内气体与外 界无热交换,则袋内气体( A.体积减小,内能增大 B.体积减小,压强减小 C.对外界做负功,内能增大 )
D.对外界做正功,压强减小
【解析】选A、C。充气袋被挤压时,体积减小,气体对外界做负 功,袋内气体与外界无热交换,由热力学第一定律,可得气体的 内能增大,温度升高;气体体积减小,温度升高,由理想气体的状 态方程可得压强增大,故A、C正确,B、D错误。
专题七 分子动理论 气体及热力学定律
【主干回顾】
【核心精华】 知识规律 (1)分子动理论：分子直径的数量级是10-10m;分子永不停息地 做无规则运动;分子间存在相互的引力和斥力。 (2)气体实验定律。
①p1V1 p2 V2。② p1 p2 V V pV p V 。③ 1 2 。④ 1 1 2 2 。 T1 T2 T1 T2 T1 T2
【拓展延wk.baidu.com】
(1)我们所观察到的布朗运动是不是固体分子的无规则运动呢?
【解析】不是,我们所观察到的布朗运动是悬浮固体微粒的无
规则运动,固体微粒是由大量分子组成的分子团,因而布朗运动
不是固体分子的无规则运动。 (2)外界对物体做功,物体的内能减小,此时物体吸热还是放热? 【解析】外界对物体做功,则W>0,物体内能减小,则ΔU<0,由 ΔU=W+Q可知：Q<0,即物体放热。
【解析】选A。分子引力与分子斥力不是一对作用力和反作用
力,它们的大小不一定相等,选项B错误;氢气分子和氧气分子的
摩尔质量不同,所以1 g氢气和1 g氧气含有的分子数不同,选项
C错误;布朗运动只有在显微镜下才能看到,直接用肉眼是看不
到的,从阳光中看到的尘埃的运动是物体的机械运动,选项D错
误;摩尔数就是表示物质的量,A正确。
【典题4·自主探究】(2014·武汉模拟)如图所示,一定质量的 理想气体从状态A经等压过程到状态B。此过程中,气体压强 p=1.0×105Pa,吸收的热量Q=7.0×102J,求此过程中气体内能 的增量。
【审题流程】 第一步：审题、读图→提取信息 审题→压强不变; 读图→得状态A的体积和温度,状态B的温度。 第二步：审问题→明确解题思路 已知状态A的三个参量 外界对气体做的功 状态B的体积 得气体内能的增量。
【破题关键】 Ⅰ、Ⅱ两部分气体 为研究对象。 (1)选对象：分别以_________________
(2)找参量：明确Ⅰ、Ⅱ两部分气体倒置前后的状态参量：
pⅠ0、VⅠ0、pⅠ、VⅠ;pⅡ0、VⅡ0、pⅡ、VⅡ ___________________________________( 温度T不变)。 pⅠ0VⅠ0=pⅠVⅠ pⅡ0VⅡ0=pⅡVⅡ (3)列方程：____________;____________( 等温变化)。
理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路
(1)内能变化量ΔU的分析思路：
①由气体温度变化分析气体内能变化。温度升高,内能增加;温
度降低,内能减少。 ②由公式ΔU=W+Q分析内能变化。
(2)做功情况W的分析思路： ①由体积变化分析气体做功情况。体积膨胀,气体对外界做功; 体积被压缩,外界对气体做功。 ②由公式W=ΔU-Q分析气体做功情况。 (3)气体吸、放热Q的分析思路：一般由公式Q=ΔU-W分析气体 的吸、放热情况。