分子动理论 气体及热力学定律

图6－12－1
真题与定位
考向与预测
右活塞上方气体体积为V0/4.现使气缸底与一恒温热源接触，平 衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开 K，经过一段时间，重新达到平衡．已知外界温度为T0，不计 活塞与气缸壁间的摩擦．求： (i)恒温热源的温度T； (ii)重新达到平衡后，左气缸中活塞上方气体的体积Vx.
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解析 (1)由分子动理论的知识，当两个分子相互靠近，直至不 能靠近的过程中，分子力先是表现为引力且先增大后减小，之 后表现为分子斥力，一直增大，所以A选项错误；分子引力先 做正功，然后分子斥力做负功，分子势能先减小再增大，分子 动能先增大后减小，所以B、C正确，D错误．因为只有分子力 做功，所以分子势能和分子动能的总和保持不变，E选项正 确．
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热点聚焦 (1)分子动理论、物体的内能 (2)晶体与非晶体 (3)气体压强的计算 (4)气体实验定律的应用 (5)热力学定律的理解及应用
命题趋势 2014年高考对本专题内容的考查仍将以分子动理论和热力
学定律及气体状态方程应用为重点，以组合题形式出现．
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考向与预测
考向一 分子动理论与气体实验定律的组合
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(2)如图6－12－1，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气 缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有
阀门K.两气缸的容积均为V0，气缸中各有一个绝热活塞(质量不 同，厚度可忽略)．开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充 有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0和p0/3；左活塞在气缸 正中间，其上方为真空；
1.关于分子动理论的几个问题 (1)分子模型：①球形：V＝16πd3. ②立方体形：V＝a3. (2)分子数 N＝nNA＝Mm0NA＝VV0NA. (3)分子力、分子势能与分子间距离的关系． 图6－12－3
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2．气体实验定律：气体的状态由热力学温度、体积和压强 三个物理量决定． (1)等温变化：pV＝C 或 p1V1＝p2V2 (2)等容变化：Tp＝C 或Tp11＝Tp22 (3)等压变化：VT＝C 或VT11＝VT22
持温度 T0 等温变化，气缸下部保持温度 T 等温变化．设左 侧上方气体压强为 p，由 pVx＝p30·V40，设下方气体压强为 p2：
p＋MS1g＝p2，解得 p2＝p＋p0 所以有 p2(2V0－Vx)＝p074V0
联立上述两个方程有 6V2x－V0Vx－V20＝0，解得 Vx＝12V0，另
一解 Vx＝－13V0，不合题意，舍去．
③
设此时玻璃管上部空气柱的压强为p2′，则p2′＝p1′－p2④
由玻意耳定律得p0l3＝p2′l3′
⑤
由①至⑤式及题给数据解得Δl＝15.0 cm
答案 (1)ABE (2)15.0 cm
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近三年新课标全国卷的试题都是由一小一大组成的，小题 是选择题的形式，其分值为6分．大题是计算题的形式，其分 值为9分．
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解析 (2)以cmHg为压强单位，在活塞下推前，玻璃管下部空
气柱的压强为p1＝p0＋p2
①
设活塞下推后，下部空气柱的压强为p1′，由玻意耳定律得p1l1
＝p1′l1′
②
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如图，设活塞下推距离为Δl，则此时玻璃管上部空气柱的长度
为
l3′＝l3＋l1－l1′－Δl
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第12讲 分子动理论 气体及热力学定律
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1．(2013·新课标全国卷Ⅰ·33)(1)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
强均不变，所以体积仍保持14V0，所以当下面放入温度为 T
的
恒
温
热
源
后
，
体
积
增
大
为
(V0
＋
3 4
V0)
，
则
由
等
压
变
化
：
12V0＋T034V0＝V0＋T34V0 解得 T＝75T0
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(ii)当把阀门 K 打开重新达到平衡后，由于右侧上部分气体
要充入左侧的上部，且由①②两式知 M1g＞M2g，打开活塞 后，左侧活塞降至某位置，右侧活塞升到顶端，气缸上部保
答案
(1)BCE
7 (2)(i)5T0
1 (ii)2V0
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2．(2013·新课标全国卷Ⅱ·33)(1)关于一定量的气体，下列说 法正确的是________． A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体 积，而不是该气体所有分子体积之和 B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就 可以降低
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(2)(i)设左右活塞的质量分别为 M1、M2，左右活塞的横截面 积均为 S 由活塞平衡可知：p0S＝M1g① p0S＝M2g＋p30S得 M2g＝23p0S②
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打开阀门后，由于左边活塞上升到顶部，但对顶部无压力，
所以下面的气体发生等压变化，而右侧上方气体的温度和压
2011年小题是对气体的压强、内能变化及热力学第一定律 的理解．大题是气体压强的计算及玻意耳定律的应用．
2012年小题是热力学第一、二定律的理解．大题是玻意耳 定律、查理定律的应用．
2013 年 新 课 标 全 国 卷 Ⅰ 小 题 考 查 的 是 分 子 力 、 分 子 力 做 功、分子势能．大题考查的是盖·吕萨克定律和玻意耳定律的 应用．
图6－12－2
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C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零 D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加 E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高
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(2)如图6－12－2，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放
置．玻璃管的下部封有长l1＝25.0 cm的空气柱，中间有一段长 为l2＝25.0 cm的水银柱，上部空气柱的长度l3＝40.0 cm.已知大 气压强为p0＝75.0 cmHg.现将一活塞(图中未画出)从玻璃管开口 处缓缓往下推，使管下部空气柱长度变为l1′＝20.0 cm.假设活 塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离．