《高一物理热学》PPT课件
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2019/5/17
气泡从湖底上升到湖面的过程中，温度保持不变，内能不变， 气体分子的平均动能不变，B、C错误；上升时压强减小， 气体分子间的作用力减小，故A错误；体积增大无序性增加， D对．
2019/5/17
三、气体压强的理解与计算
例3、如图14-3-1所示，在光滑的水平面上放一质量为M，
内外壁均光滑的气缸，活塞质量为m，横截面积为S，外 界大气压为P ，求
解析：气体分子间距离远大于分子大小，所以气 体的体积远大于所有气体分子体积之和，所以② 和④两式错误，①和③正确．选B
2019/5/17
(2010·全国Ⅰ)图1411为两分子系统的势能Ep与两分子 间距离r的关系曲线．下列说法正确的是( )
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力 B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力 C．当r等于r2时，分子间的作用力为零 D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的 作用力做负功
图 14-1-1
2019/5/17
解析：分子间距等于r0时分子势能最小，即r1=r2.当r小于 r1时分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时分子力表现 为斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，A错BC对．在r 由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功分子势能减小，D 错误．
2019/5/17
二、气体状态与内能的变化
2019/5/17
若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸 气的摩尔体积，r表示在标准状态下水蒸气的密度， NA为阿伏加德罗常数，m、D分别表示每个水分子 的质量和体积，下面是四个关系式：
1
NA
V
m
3 m NA
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
N A
4 V NA
2019/5/17
其中正确的是：（ ） A.①和② B．①和③ C．②和④ D．①和④
体的压强为p1，则： 活塞：p1S=F+p0S，求得：p1=p0+
2019/5/17
(2010·广东)图14-2-2是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气
体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，缸
内气体的()
A．温度升高，内能增加600J
B．温度升高，内能减少200J
C．温度降低，内能增加600J
D．温度降低，内能减少200J
图1422
2019/5/17
2019/5/17
本题考查阿伏加德罗常数的应用，解答时先要算出1kg 水总的分子数，再计算。
m 1kg水的分子N= M NA ,1cm2的分子数n=N
S S0
=7 × 106,其中S0=4π R2。故选B
2019/5/17
本题通过计算1kg水的分子个数，体现固体、液 体分子可看成紧密排列，忽略分子间空隙，而气 体不行，分子间距较大．对于固体、液体分子大 小时常采用球模型，而气体采用立方体模型．
例2、用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分， A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如 图1421①)．现把隔板抽去，A中的气体
自动充满整个容器(如图1421②)，这个 过程称为气体的自由膨胀．下列说法正确 的是( )
2019/5/17
图 14-1-2
A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动 B．自由膨胀前后，气体的压强不变 C．自由膨胀前后，气体的温度不变
解析：由能量守恒，△E=Q+W=200J+800J=600J， 内能增加600J，则温度一定升高。
2019/5/17
(2009·江苏)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持 不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的 是( ) A．气体分子间的作用力增大 B．气体分子的平均速率增大 C．气体分子的平均动能减小 D．气体组成的系统的熵增加
解析：(1)设稳定时气体与活塞具有共同的加速度a向左匀速
运动，此时气缸内气体的压强为p，对气缸和活塞分别受力 分析，如下图所示，由牛顿第二定律列式得：
2019/5/17
气缸：pS-p0S=Ma ① 活塞：F+p0S-pS=ma ② 由①②两式求解得：p=p0+
MF (M m)S
(2)活塞的速度最大时，加速度为零，设此时气缸内气
2019/5/17
本 专 题 属 于 ⅠB 模 块 ， 在 高 考 中 属 于 自 选 综 合 科 目．主要讲述分子动理论、气体和热力学定律的相关基础 知识．近年来，命题的热点集中在分子热运动、估算分子 大小和数目、内能及其变化、有关气体实验定律和理想气 体状态方程的应用等．高考题型有选择题、填空题、实验 和计算题形式，难度中等． 本专题复习中要熟练掌握以下几点：(1)分子动理论的基 础知识；(2)用油膜法估测分子的大小；(3)物体的内能、 热与功的相关概念及热力学第一定律；(4)气体实验定律 和热力学定律的综合性问题．复习时要加深对气体参量与 力学2019部/5/17分关系的理解与应用，特别是求气体的压强．
0
(1)现对活塞施以水平向左的推力F，活塞与气缸无相对 滑动时，气缸内气体的压强为多大？ (2)若气缸固定不动，其他条件不变，则活塞的速度最 大时，气缸内气体的压强为多大？
2019/5/17
图1431
我们应以活塞为受力分析的研究对象，气缸内气体对活 塞的压力是其中之一，然后运用牛顿运动定律与压强的 定义进行求解。
一、分子动理论问题
例 1 、 (2010 湖 北 武 汉 模 拟 ) 已 知 地 球 的 半 径 为 6.4× 103km，水的摩尔质量为1.8×10-2 kg/mol，阿伏加德罗常 数为6.02×1023 mol，设想将1kg水均匀地分布在地球表面， 估算1cm2的地球表面上分布的水分子数目约为( ) A．7×103个 B．7×103个 C．7×1010个 D． 7× 1012个
D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部
分
2019/5/17
本题的难点是什么是自由膨胀，它是一个特殊的过 程，气体自由膨胀时不受任何阻力，也没和别的物 质接触，所以对外界不做功．
解析：气体分子永不停息做无规则运动，故A错；自由 膨胀后，气体对外做功W=0，容器绝热，其热传递能量 Q=0，由热力学第一定律可知，其内能不变，但由于膨 胀，压强减小，所以B错，C正确；涉及热现象的宏观 过程都具有方向性，故D错．答案为C。
气泡从湖底上升到湖面的过程中，温度保持不变，内能不变， 气体分子的平均动能不变，B、C错误；上升时压强减小， 气体分子间的作用力减小，故A错误；体积增大无序性增加， D对．
2019/5/17
三、气体压强的理解与计算
例3、如图14-3-1所示，在光滑的水平面上放一质量为M，
内外壁均光滑的气缸，活塞质量为m，横截面积为S，外 界大气压为P ，求
解析：气体分子间距离远大于分子大小，所以气 体的体积远大于所有气体分子体积之和，所以② 和④两式错误，①和③正确．选B
2019/5/17
(2010·全国Ⅰ)图1411为两分子系统的势能Ep与两分子 间距离r的关系曲线．下列说法正确的是( )
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力 B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力 C．当r等于r2时，分子间的作用力为零 D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的 作用力做负功
图 14-1-1
2019/5/17
解析：分子间距等于r0时分子势能最小，即r1=r2.当r小于 r1时分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时分子力表现 为斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，A错BC对．在r 由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功分子势能减小，D 错误．
2019/5/17
二、气体状态与内能的变化
2019/5/17
若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸 气的摩尔体积，r表示在标准状态下水蒸气的密度， NA为阿伏加德罗常数，m、D分别表示每个水分子 的质量和体积，下面是四个关系式：
1
NA
V
m
3 m NA
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
N A
4 V NA
2019/5/17
其中正确的是：（ ） A.①和② B．①和③ C．②和④ D．①和④
体的压强为p1，则： 活塞：p1S=F+p0S，求得：p1=p0+
2019/5/17
(2010·广东)图14-2-2是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气
体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，缸
内气体的()
A．温度升高，内能增加600J
B．温度升高，内能减少200J
C．温度降低，内能增加600J
D．温度降低，内能减少200J
图1422
2019/5/17
2019/5/17
本题考查阿伏加德罗常数的应用，解答时先要算出1kg 水总的分子数，再计算。
m 1kg水的分子N= M NA ,1cm2的分子数n=N
S S0
=7 × 106,其中S0=4π R2。故选B
2019/5/17
本题通过计算1kg水的分子个数，体现固体、液 体分子可看成紧密排列，忽略分子间空隙，而气 体不行，分子间距较大．对于固体、液体分子大 小时常采用球模型，而气体采用立方体模型．
例2、用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分， A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如 图1421①)．现把隔板抽去，A中的气体
自动充满整个容器(如图1421②)，这个 过程称为气体的自由膨胀．下列说法正确 的是( )
2019/5/17
图 14-1-2
A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动 B．自由膨胀前后，气体的压强不变 C．自由膨胀前后，气体的温度不变
解析：由能量守恒，△E=Q+W=200J+800J=600J， 内能增加600J，则温度一定升高。
2019/5/17
(2009·江苏)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持 不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的 是( ) A．气体分子间的作用力增大 B．气体分子的平均速率增大 C．气体分子的平均动能减小 D．气体组成的系统的熵增加
解析：(1)设稳定时气体与活塞具有共同的加速度a向左匀速
运动，此时气缸内气体的压强为p，对气缸和活塞分别受力 分析，如下图所示，由牛顿第二定律列式得：
2019/5/17
气缸：pS-p0S=Ma ① 活塞：F+p0S-pS=ma ② 由①②两式求解得：p=p0+
MF (M m)S
(2)活塞的速度最大时，加速度为零，设此时气缸内气
2019/5/17
本 专 题 属 于 ⅠB 模 块 ， 在 高 考 中 属 于 自 选 综 合 科 目．主要讲述分子动理论、气体和热力学定律的相关基础 知识．近年来，命题的热点集中在分子热运动、估算分子 大小和数目、内能及其变化、有关气体实验定律和理想气 体状态方程的应用等．高考题型有选择题、填空题、实验 和计算题形式，难度中等． 本专题复习中要熟练掌握以下几点：(1)分子动理论的基 础知识；(2)用油膜法估测分子的大小；(3)物体的内能、 热与功的相关概念及热力学第一定律；(4)气体实验定律 和热力学定律的综合性问题．复习时要加深对气体参量与 力学2019部/5/17分关系的理解与应用，特别是求气体的压强．
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(1)现对活塞施以水平向左的推力F，活塞与气缸无相对 滑动时，气缸内气体的压强为多大？ (2)若气缸固定不动，其他条件不变，则活塞的速度最 大时，气缸内气体的压强为多大？
2019/5/17
图1431
我们应以活塞为受力分析的研究对象，气缸内气体对活 塞的压力是其中之一，然后运用牛顿运动定律与压强的 定义进行求解。
一、分子动理论问题
例 1 、 (2010 湖 北 武 汉 模 拟 ) 已 知 地 球 的 半 径 为 6.4× 103km，水的摩尔质量为1.8×10-2 kg/mol，阿伏加德罗常 数为6.02×1023 mol，设想将1kg水均匀地分布在地球表面， 估算1cm2的地球表面上分布的水分子数目约为( ) A．7×103个 B．7×103个 C．7×1010个 D． 7× 1012个
D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部
分
2019/5/17
本题的难点是什么是自由膨胀，它是一个特殊的过 程，气体自由膨胀时不受任何阻力，也没和别的物 质接触，所以对外界不做功．
解析：气体分子永不停息做无规则运动，故A错；自由 膨胀后，气体对外做功W=0，容器绝热，其热传递能量 Q=0，由热力学第一定律可知，其内能不变，但由于膨 胀，压强减小，所以B错，C正确；涉及热现象的宏观 过程都具有方向性，故D错．答案为C。