(课标版)2020届高考物理二轮复习专题七第14讲选修3_3热学课件
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第14讲 选修3-3 热学
总纲目录
考点一 分力动理论 内能 热力学定律 考点二 固体、液体、气体的性质 考点三 气体实验定律和理想气体状态方程 考点四 热力学定律与气体状态变化的综合应用
考点一 分力动理论 内能 热力学定律
1.(多选)[2018课标Ⅱ,33(1),5分]对于实际的气体,下列说法正确的是 ( BDE ) A.气体的内能包括气体分子的重力势能 B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C.气体的内能包括气体整体运动的动能 D.气体的体积变化时,其内能可能不变 E.气体的内能包括气体分子热运动的动能
答案 ACD 布朗运动是固体颗粒在液体中的运动,反映液体分子的运动, 故显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分 子运动的无规则性,故选项A正确;r<r0时,分子力随r增大而减小,分子势能减 小,当r=r0时,分子力等于零,分子势能最小,然后随r增大分子力先增大再减小, 分子势能逐渐增大,故选项B错误,选项C正确;分子之间存在间隙,在真空、高 温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素,故D正确;温度升 高,分子平均动能增大,但单个分子运动不确定,故E错误。
答案 BDE 实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运 动的动能,当气体体积变化时影响的是气体的分子势能,内能可能不变,所 以B、D、E正确,A、C错误。
2.(多选)[2016课标Ⅰ,33(1),5分]关于热力学定律,下列说法正确的是 ( BDE ) A.气体吸热后温度一定升高 B.对气体做功可以改变其内能 C.理想气体等压膨胀过程一定放热 D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统 彼此之间也必定达到热平衡
稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是
。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体
积,可以
。为得到油酸分子的直径,还需
测量的物理量是
。
答案 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶 液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液 中纯油酸的体积 单分子层油膜的面积
3.[2019课标Ⅰ,33(1),5分]某容器中的空气被光滑活塞封住,容器和活塞绝热
性能良好,空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同,压强
大于外界。现使活塞缓慢移动,直至容器中的空气压强与外界相同。此时,容
器中空气的温度
(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度,容器
中空气的密度
(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度。
3
立方体模型:V=a3(适用于估算气体分子间距)
2.对热力学定律的理解 (1)改变物体内能的方式有两种,只明确一种改变方式是无法确定内能变化的。 (2)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用 来做功,但不引起其他变化是不可能的。
1.(多选)下列说法正确的是 ( ACD ) A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分 子运动的无规则性 B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大 C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大 D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素 E.当温度升高时,物体内每一个分子热运动的速率一定都增大
答案 低于 大于 解析 本题通过理想气体状态变化过程考查了热力学定律与能量守恒定律, 以及学生的综合分析与计算能力,体现了科学推理的核心素养要素。 由题意可知,封闭气体经历了绝热膨胀的过程,此过程中气体对外界做功,W< 0,与外界的热交换为零,即Q=0,则由热力学第一定律可知气体内能降低,而一 定质量理想气体的内能只与温度有关,故其温度降低,即容器中空气的温度低 于外界温度。由于此时容器中空气压强与外界相同,而温度低于外界温度,若
假设容器中空气经历等压升温过程而达到与外界相同状态,由 pV =C可知其
T
体积必然膨胀,则升温后的容器中空气密度必然比假设的等压升温过程前密
度小,而假设的等压升温过程后容器中空气的密度等于外界空气密度,故此时 容器中空气的密度大于外界空气的密度。
4.[2019课标Ⅲ,33(1),5分]用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸
答案 BDE 若气体吸热的同时对外做功,则其温度不一定升高,选项A错;做 功是改变物体内能的途径之一,选项B正确;理想气体等压膨胀,气体对外做 功,由理想气体状态方程 pV =C知,气体温度升高,内能增加,故一定吸热,选项
T
C错误;根据热力学第二定律知选项D正确;如果两个系统分别与状态确定的 第三个系统达到热平衡,那么这两个系统与第三个系统的温度均相等,则这两 个系统之间也必定达到热平衡,故选项E正确。
2.(多选)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 ( BCE ) 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
1.估算问题
(1)油膜法估算分子直径:d=V
S
V为纯油酸体积,S为单分子油膜面积。
(2)分子总数:N=nNA=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
m M
V
·NA=Vmol
NA。
M为摩尔质量。Vmol为摩尔体积。
[注意]
对气体而言,N≠ V
V个
。V个为一个分子的体积。
(3)两种模型: 球模型:V= 4πR3(适用于估算液体、固体分子直径)
解析 本题考查了用油膜法估算分子大小的实验内容,突出了实验的操作、 分析、探究能力的考查,体现了核心素养中科学探究、科学态度要素,体现了 劳动实践、科学探索的价值观。 用油膜法估算分子大小,是用油膜厚度代表油酸分子的直径,所以要使油酸分 子在水面上形成单分子层油膜;因为一滴溶液的体积很小,不能准确测量,故 需测量较多滴的油酸酒精溶液的总体积,再除以滴数得到单滴溶液的体积,进 而得到一滴溶液中纯油酸的体积;因为本题中油酸体积等于厚度乘面积,故测 厚度不仅需要测量一滴溶液的体积,还需要测量单分子层油膜的面积。
总纲目录
考点一 分力动理论 内能 热力学定律 考点二 固体、液体、气体的性质 考点三 气体实验定律和理想气体状态方程 考点四 热力学定律与气体状态变化的综合应用
考点一 分力动理论 内能 热力学定律
1.(多选)[2018课标Ⅱ,33(1),5分]对于实际的气体,下列说法正确的是 ( BDE ) A.气体的内能包括气体分子的重力势能 B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C.气体的内能包括气体整体运动的动能 D.气体的体积变化时,其内能可能不变 E.气体的内能包括气体分子热运动的动能
答案 ACD 布朗运动是固体颗粒在液体中的运动,反映液体分子的运动, 故显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分 子运动的无规则性,故选项A正确;r<r0时,分子力随r增大而减小,分子势能减 小,当r=r0时,分子力等于零,分子势能最小,然后随r增大分子力先增大再减小, 分子势能逐渐增大,故选项B错误,选项C正确;分子之间存在间隙,在真空、高 温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素,故D正确;温度升 高,分子平均动能增大,但单个分子运动不确定,故E错误。
答案 BDE 实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运 动的动能,当气体体积变化时影响的是气体的分子势能,内能可能不变,所 以B、D、E正确,A、C错误。
2.(多选)[2016课标Ⅰ,33(1),5分]关于热力学定律,下列说法正确的是 ( BDE ) A.气体吸热后温度一定升高 B.对气体做功可以改变其内能 C.理想气体等压膨胀过程一定放热 D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体 E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统 彼此之间也必定达到热平衡
稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是
。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体
积,可以
。为得到油酸分子的直径,还需
测量的物理量是
。
答案 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶 液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液 中纯油酸的体积 单分子层油膜的面积
3.[2019课标Ⅰ,33(1),5分]某容器中的空气被光滑活塞封住,容器和活塞绝热
性能良好,空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同,压强
大于外界。现使活塞缓慢移动,直至容器中的空气压强与外界相同。此时,容
器中空气的温度
(填“高于”“低于”或“等于”)外界温度,容器
中空气的密度
(填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度。
3
立方体模型:V=a3(适用于估算气体分子间距)
2.对热力学定律的理解 (1)改变物体内能的方式有两种,只明确一种改变方式是无法确定内能变化的。 (2)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用 来做功,但不引起其他变化是不可能的。
1.(多选)下列说法正确的是 ( ACD ) A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分 子运动的无规则性 B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大 C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大 D.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素 E.当温度升高时,物体内每一个分子热运动的速率一定都增大
答案 低于 大于 解析 本题通过理想气体状态变化过程考查了热力学定律与能量守恒定律, 以及学生的综合分析与计算能力,体现了科学推理的核心素养要素。 由题意可知,封闭气体经历了绝热膨胀的过程,此过程中气体对外界做功,W< 0,与外界的热交换为零,即Q=0,则由热力学第一定律可知气体内能降低,而一 定质量理想气体的内能只与温度有关,故其温度降低,即容器中空气的温度低 于外界温度。由于此时容器中空气压强与外界相同,而温度低于外界温度,若
假设容器中空气经历等压升温过程而达到与外界相同状态,由 pV =C可知其
T
体积必然膨胀,则升温后的容器中空气密度必然比假设的等压升温过程前密
度小,而假设的等压升温过程后容器中空气的密度等于外界空气密度,故此时 容器中空气的密度大于外界空气的密度。
4.[2019课标Ⅲ,33(1),5分]用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸
答案 BDE 若气体吸热的同时对外做功,则其温度不一定升高,选项A错;做 功是改变物体内能的途径之一,选项B正确;理想气体等压膨胀,气体对外做 功,由理想气体状态方程 pV =C知,气体温度升高,内能增加,故一定吸热,选项
T
C错误;根据热力学第二定律知选项D正确;如果两个系统分别与状态确定的 第三个系统达到热平衡,那么这两个系统与第三个系统的温度均相等,则这两 个系统之间也必定达到热平衡,故选项E正确。
2.(多选)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 ( BCE ) 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
1.估算问题
(1)油膜法估算分子直径:d=V
S
V为纯油酸体积,S为单分子油膜面积。
(2)分子总数:N=nNA=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
m M
V
·NA=Vmol
NA。
M为摩尔质量。Vmol为摩尔体积。
[注意]
对气体而言,N≠ V
V个
。V个为一个分子的体积。
(3)两种模型: 球模型:V= 4πR3(适用于估算液体、固体分子直径)
解析 本题考查了用油膜法估算分子大小的实验内容,突出了实验的操作、 分析、探究能力的考查,体现了核心素养中科学探究、科学态度要素,体现了 劳动实践、科学探索的价值观。 用油膜法估算分子大小,是用油膜厚度代表油酸分子的直径,所以要使油酸分 子在水面上形成单分子层油膜;因为一滴溶液的体积很小,不能准确测量,故 需测量较多滴的油酸酒精溶液的总体积,再除以滴数得到单滴溶液的体积,进 而得到一滴溶液中纯油酸的体积;因为本题中油酸体积等于厚度乘面积,故测 厚度不仅需要测量一滴溶液的体积,还需要测量单分子层油膜的面积。