(课标版5年高考3年模拟A版)2020年物理总复习专题十五热学课件

注意 金属是多晶体,所以它是各向同性的。 二、液体 1.液体分子间距离比气体分子间距离小得多,液体分子间的作用力比固 体分子间的作用力要小;液体内部分子间的距离在10-10 m左右。 2.液体的表面张力 液体表面层分子间距离较大,因此分子间的作用力表现为引力;液体表 面存在③ 表面张力 ,使液体表面绷紧,浸润与不浸润也是分子力的 表现。 3.液晶 液晶是一种特殊的物质,它既具有液体的④ 流动性 ,又具有某些晶 体的⑤ 各向异性 ,液晶在显示器方面具有广泛的应用。
r<r0时,F引<F斥,分子力F为斥力。 r>r0时,F引>F斥,分子力F为引力。 r>10r0时,F引、F斥迅速减弱,几乎为零,分子力F≈0。 四、物体的内能 1.分子平均动能 物体内所有分子动能的平均值叫做分子的平均动能。⑦ 温度 是分 子的平均动能大小的标志,⑧ 温度 越高,分子的平均动能越大。 2.分子势能 (1)概念:由分子间的⑨ 相对位置和相互作用 决定的能量。 (2)分子势能大小的相关因素 微观上:分子势能的大小与分子间距离有关。
势能增大,反之减小。 (3)当r=r0时,分子力为零,分子势能最小,但不一定为零(这与零势能面的 选取有关)。 (4)分子势能曲线(设r→∞处势能为零)如图所示。
说明 分子势能的变化与分子力做功的关系,可用做功与能量变化的关 系来分析。由于势能具有相对性,所以分子势能的大小、正负与零势能 面的选取有关,一般选取无限远处为零势能面。因分子间的引力和斥力 同时存在,且都随着间距变化,所以分析分子力做功时,应先明确分子力 表现为什么力,在间距变化过程中做什么功,再根据分子力做功情况判 断分子势能的变化情况。
当分子间距离r>r0时,分子势能随分子间距离的⑩ 增大 而增大; 当r<r0时,分子势能随分子间距离的 减小 而增大; 当r=r0时,分子势能最小。 宏观上:与物体的体积有关。大多数物体是体积变大,分子势能变大,也 有少数物体(如冰、铸铁等),体积变大,分子势能反而变小。 3.物体的内能 (1)定义:物体内所有分子势能和分子动能的总和。 (2)决定内能的因素 微观上:分子动能、分子势能、分子个数。 宏观上:温度、体积、物质的量。 (3)改变物体的内能有两种方式
考向突破 考向 分子动理论、内能 1.为什么悬浮颗粒越小,温度越高,布朗运动越显著 布朗运动在相同温度下,悬浮颗粒越小,它的线度越小,表面积越小,在某 一瞬间跟它相撞的分子数越少,颗粒受到来自各个方向的撞击力越不平 衡;另外,颗粒线度小,它的体积和质量比表面积减小得更快,因而冲击力 引起的加速度更大。因此,悬浮颗粒越小,布朗运动就越显著。 相同的颗粒悬浮在同种液体中,液体温度越高,分子运动的平均速率越 大,对悬浮颗粒的撞击作用也越大,颗粒受到来自各个方向的撞击力越 不平衡,由撞击力引起的加速度更大,所以温度越高,布朗运动就越显 著。
2.体积(V) (1)意义:气体分子所占据的空间,也就是气体所充满的容器的容积。 (2)单位:m3,1 m3=103 L=106 mL。 3.压强(p) (1)产生的原因 由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的 压力,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强。 (2)决定气体压强大小的因素 a.宏观上:决定于气体的温度、体积和物质的量。 b.微观上:决定于分子的平均动能和单位体积的分子数。 (3)常用单位及换算关系 帕斯卡(Pa):1 Pa=1 N/m2 1 atm=1.013×105 Pa
例3 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 ( )
解析 分子间作用力f的特点是:r<r0时f为斥力,r=r0时f=0,r>r0时f为引力; 分子势能Ep的特点是r=r0时Ep最小,因此只有B项正确。 答案 B
考点二 固体、液体、气体
考向基础 一、固体 1.固体分为晶体和非晶体两类。石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗 糖等是晶体,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。 2.单晶体具有规则的几何形状,多晶体和非晶体没有规则的几何形状;晶 体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点。 3.有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,有些晶体沿不同方向的 光学性质不同,这类现象称为① 各向异性 ,非晶体和多晶体在各个 方向的物理性质都是一样的,这叫做② 各向同性 。
④ 分子运动 的间接反映。
3.布朗运动和热运动的比较
共同点 不同点
联系
运动物体 环境对象百度文库运动类型
布朗运动
热运动
都是无规则运动,都随温度的升高而变得更加剧烈
小颗粒
分子
液体或气体之中
任何物体
机械运动,是热运动的反映
热运动
布朗运动是由于小颗粒受到周围分子热运动的撞击力不平衡而引起 的,它是分子做无规则热运动的间接反映
高考物理（课标专用）
专题十五 热学
考点清单
考点一 分子动理论
考向基础 一、物体是由大量分子组成的 1.分子的大小——极小 分子直径的数量级:10-10 m。 分子直径可用油膜法估测。 2.分子的质量很小,一般物质分子质量的数量级是:10-26 kg。 3.阿伏加德罗常数 定义:1 mol的任何物质中含有相同的微粒个数,用符号NA表示,NA= ① 6.02×1023 mol-1 。
(2)热量和温度 热量是热传递过程中的内能变化的量度。而温度是系统内部大量分子 做无规则运动的激烈程度的标志。虽然热传递的前提是两个系统之间 要有温度差,但是传递的是能量,不是温度。 热传递不仅可使系统温度发生变化,还可使物质状态发生变化。在物质 状态变化中,传递给系统的热量并没有使系统的温度发生变化,因此不 能说“系统吸收热量多,温度变化一定大”,也不能认为“系统的温度 高,它放出的热量一定多”。因为放出的热量,不但和温度的变化值有 关,还和比热容有关。总之,热量和温度之间虽然有一定的联系,但它们 是完全不同的两个物理量。
例1 关于分子热运动和布朗运动,下列说法正确的是 ( ) A.布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动 B.布朗运动间接反映了分子在永不停息地做无规则运动 C.悬浮颗粒越大,同一时刻与它碰撞的液体分子越多,布朗运动越显著 D.当物体温度达到0 ℃时,物体分子的热运动就会停止 解析 布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动,A错 误;布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性,B正确;悬浮颗粒越 大,液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小,布朗运动越不明显,C错 误;热运动在0 ℃时不会停止,D错误。 答案 B
永不停息、无规则运动。 颗粒越小, 运动越剧烈。 温度越高, 运动越剧烈。 运动轨迹不确定。
布朗颗粒:布朗颗粒用肉眼直接看不到,但在显微镜下能看到,因此用肉
眼看到的颗粒所做的运动,不能叫布朗运动。布朗颗粒直径约为10-6 m
(包含约1021个分子),而分子直径约为10-10 m,布朗颗粒的运动是
注意 对固体和液体,可以认为分子是一个个紧密排列在一起的小球, 对气体,由于分子间距离较大,可以利用立方体模型计算分子间的距 离。 二、分子永不停息地做无规则热运动 扩散现象和布朗运动都说明分子做无规则热运动。运动的剧烈程度与 温度有关。 1.扩散现象:相互接触的物体互相进入对方的现象。温度② 越高 ,扩 散越快。 2.布朗运动 产生的原因:各个方向的液体分子对颗粒碰撞的③ 不平衡 。 布朗运动的特点:
例2 对于热量、功和物体的内能这三个物理量,下列各种叙述中正确 的是 ( ) A.热量、功、内能三者的物理意义相同 B.热量和功都可以作为物体内能的量度 C.热量、功、内能的单位肯定不相同 D.热量和功是由过程决定的,而内能是由物体的状态决定的 解析 热量和功是物体内能改变的量度,而不是内能的量度,是过程量, 而内能是状态量,A、B错,D对。它们的单位是相同的,C错。
2.几组易混概念的辨析 (1)热量和内能 内能是由系统的状态决定的,状态确定,系统的内能也随之确定,要使系 统的内能发生变化,可以通过热传递和做功两种方式来完成。而热量是 热传递过程中的特征物理量,和功一样,热量只是反映物体在状态变化 过程中所迁移的能量,是用来衡量物体内能变化的。有过程,才有变化, 离开过程,毫无意义,就某一状态而言,只有“内能”,根本不存在什么 “热量”和“功”,因此,不能说一个系统中含有“多少热量”或“多 少功”。
做功:当做功使物体的内能发生改变的时候,外界对物体做了多少功,物 体内能就增加多少;物体对外界做了多少功,物体内能就减少多少。 热传递:当热传递使物体的内能发生改变的时候,物体吸收了多少热量, 物体内能就增加多少;物体放出了多少热量,物体内能就减少多少。 注意 (1)温度相同的任意两个物体的分子平均动能相同,如温度相同 的氢气和氧气分子平均动能相同,但由于氢气分子质量小于氧气分子质 量,故氢气分子平均速率大于氧气分子平均速率。 (2)做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
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。 2.分子力:引力和斥力的合力。 3.r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离,其数量级为10-10 m。 4.如图所示,分子间的引力和斥力都随⑤ 分子间距离的增大 而减小, 随⑥ 分子间距离的减小 而增大,但引力不如斥力变化快。
r=r0时,F引=F斥,分子力F=0。
答案 D
(3)平衡态与热平衡 平衡态是对某一系统而言的,热平衡是对两个接触的系统而言的;分别 处于平衡态的两个系统在相互接触时,它们的状态可能会发生变化,直 到温度相同时,两系统便达到了热平衡。达到了热平衡的两个系统都处 于平衡态。 3.分子力做功与分子势能变化 分子势能与分子间距离(r)的关系如下: (1)当r>r0时,分子间表现为引力,分子间距离增大时,分子力做负功,分子 势能增大,反之减小。 (2)当r<r0时,分子间表现为斥力,分子间距离减小时,分子力做负功,分子
阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁。 4.分子的两种理想模型 球模型:V= 1πd3。
6
立方体模型:V=d3。 5.微观量与宏观量 (1)已知固体和液体的摩尔体积Vmol和一个分子的体积V0,求NA,则NA= Vmol/V0;知NA和Vmol亦可估算分子的大小。 (2)已知物质的摩尔质量M和一个分子的质量m0,求NA,则NA=M/m0;知NA 和M亦可估算分子的质量。 (3)已知物体的体积V和摩尔体积Vmol,求物体的分子数n,则n=NA·V/Vmol。 (4)已知物体的质量m和摩尔质量M,求物体的分子数n,则n=NA·m/M。
四、描述气体的状态参量 1.温度(T或t) (1)物理意义:宏观上表示物体的冷热程度;微观上标志物体分子热运动 的激烈程度,它是物体分子⑦ 平均动能 的标志。 (2)两种温标 a.摄氏温标(t):单位℃。在1个标准大气压下,冰的熔点为0 ℃,水的沸点 为100 ℃。 b.热力学温标(T):单位K。把-273 ℃作为0 K。绝对零度(0 K)是低温的 极限,只能接近不能达到。 c.两种温标的关系:就每分度表示的冷热差别来说,两种温标是相同的, 只是零值的起点不同,所以二者关系为T=t+273 K,ΔT=Δt。
4.气体的状态及变化 (1)对于一定质量的气体,如果温度、体积、压强这三个量都不变,我们 就说气体处于一定的状态。
(2)一定质量的气体,p与T、V有关。三个参量中不可能只有一个参量发
生变化,至少有两个或三个同时改变。 考向突破 考向 气体实验定律、理想气体状态方程 1.理想气体 (1)在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫理想气体。 (2)实际气体在温度不太低、压强不太大时可当做理想气体处理。
三、气体分子运动的特点 1.气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍,气体分子之间的作用力 十分微弱,可以忽略不计。 2.气体分子的速率分布,表现出“⑥ 中间多,两头少 ”的统计分布规 律。 3.气体分子向各个方向运动的机会均等。 4.温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确 定的,温度升高,气体分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增 大。