物理学案专题8分子动理论 气体 热力学定律33 1Word下载.docx
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5、内能
分子势能
分子间存在着相互作用力,因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能。
分子势能的大小与分子间距离有关,分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。
(r=r0时分子势能最小)
当r>r0时,分子力为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加
当r<r0时,分子力为斥力,当r减少时,分子力做负功,分子是能增加
物体的内能
物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。
一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成,因此任何物体都是有内能的。
(理想气体的内能只取决于温度)
改变内能的方式
做功与热传递在使物体内能改变
二、气体
6、气体实验定律
玻意耳定律:
PV=C(C为常量)→等温变化
微观解释:
一定质量的理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能是一定的,在这种情况下,体积减少时,分子的密集程度增大,气体的压强就增大。
适用条件:
压强不太大,温度不太低
图象表达:
P-1/V
查理定律:
(C为常量)→等容变化
一定质量的气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变,在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强就增大。
温度不太低,压强不太大
P-T
盖吕萨克定律:
(C为常量)→等压变化
一定质量的气体,温度升高时,分子的平均动能增大,只有气体的体积同时增大,使分
子的密集程度减少,才能保持压强不变
V-T
7、理想气体
宏观上:
严格遵守三个实验定律的气体,在常温常压下实验气体可以看成理想气体
微观上:
分子间的作用力可以忽略不计,故一定质量的理想气体的内能只与温度有关,与体积无关
理想气体的方程:
8、气体压强的微观解释
大量分子频繁的撞击器壁的结果
影响气体压强的因素
气体的平均分子动能(温度)
分子的密集程度即单位体积内的分子数(体积)
三、物态和物态变化
9、晶体:
外观上有规则的几何外形,有确定的熔点,一些物理性质表现为各向异性(单晶体)
非晶体:
外观没有规则的几何外形,无确定的熔点,一些物理性质表现为各向同性(多晶体和非晶体)
判断物质是晶体还是非晶体的主要依据是有无固定的熔点
晶体与非晶体并不是绝对的,有些晶体在一定的条件下可以转化为非晶体(石英→玻璃)
10、单晶体多晶体
如果一个物体就是一个完整的晶体,如食盐小颗粒,这样的晶体就是单晶体(单晶硅、单晶锗)
如果整个物体是由许多杂乱无章的小晶体排列而成,这样的物体叫做多晶体,多晶体没有规则的几何外形,但同单晶体一样,仍有确定的熔点。
11、表面张力
当表面层的分子比液体内部稀疏时,分子间距比内部大,表面层的分子表现为引力。
如露珠
12、液晶
分子排列有序,各向异性,可自由移动,位置无序,具有流动性
各向异性:
分子的排列从某个方向上看液晶分子排列是整齐的,从另一方向看去则是杂乱无章的
典型的单晶体的例子有:
食盐晶体、蔗糖、五水硫酸铜晶体等,而所有的金属物质都是典型的多晶体,而非晶体的例子就更多了,如玻璃、糖、木材、塑料等。
液晶:
它是液态的具有晶体性质的一种物质,它由于是液体,在宏观上没有规则的几何外形,但是它具有各向异性、有固定的凝固点
13、改变系统内能的两种方式:
做功和热传递
热传递有三种不同的方式:
热传导、热对流和热辐射
这两种方式改变系统的内能是等效的
区别:
做功是系统内能和其他形式能之间发生转化;
热传递是不同物体(或物体的不同部分)之间内能的转移
14、热力学第一定律
表达式△U=W+Q
符号
W
Q
△U
+
外界对系统做功
系统从外界吸热
系统内能增加
-
系统对外界做功
系统向外界放热
系统内能减少
15、能量守恒定律
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一物体,在转化和转移的过程中其总量不变
第一类永动机不可制成是因为其违背了热力学第一定律
第二类永动机不可制成是因为其违背了热力学第二定律(一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行)
熵是分子热运动无序程度的定量量度,在绝热过程或孤立系统中,熵是增加的。
16、能量耗散
系统的内能流散到周围的环境中,没有办法把这些内能收集起来加以利用。
2、常规题型
油膜法估测分子大小:
球模型:
V=
πR3(适用于估算液体、固体分子直径);
立方体模型:
V=a3(适用于估算气体分子间距)
例、在用油膜法估测分子的大小的实验中,具体操作如下:
①取油酸1.0mL注入250mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到250mL的刻度为止,摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸酒精溶液;
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒达到1.0mL为止,恰好共滴了100滴;
③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水,将细石膏粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,膜上没有石膏粉,可以清楚地看出油膜轮廓;
④待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上绘出油膜的形状;
⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上,算出完整的方格有67个,大于半格的有14个,小于半格的有19个。
利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为________m3,油膜面积为________m2,求得的油膜分子直径为________m。
(结果全部取2位有效数字)
即时练习:
1、【江苏省泰州中学2017届高三下学期期初考试】在做“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL,用注射器测得lmL上述溶液有75滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔在玻璃板上描出油酸的轮廊,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标中正方形方格的边长为2cm,请根据以上实验数据求出油酸分子的直径为____m(保留1位有效数字)
2、在用油膜法估测分子的大小的实验中,具体操作如下:
3、在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的试验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每
溶液中有纯油酸6mL,用注射器测得1mL上述溶液75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓形状,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标中正方形方格的边长为1cm。
试求:
(1)油酸膜的面积是cm2。
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是mL。
(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径为m。
(结果保留1位有效数字)
4、在“用油膜法估测分子大小”的实验中,按照油酸与酒精的体积比为m:
n配制油酸酒精溶液,用注射器滴取该溶液,测得k滴溶液的总体积为V,将一滴溶液滴入浅盘,稳定后将油酸膜轮廓描绘在坐标纸上,如图所示。
已知坐标纸上每个小正方形的边长为a。
(1)求油膜面积;
(2)估算油酸分子的直径。
5、在“用油膜法估测分子大小”的实验中,按照油酸与酒精的体积比为m:
分子动理论
例、下列四幅图对应的四种说法正确的有()
A.图中微粒运动位置的连线就是微粒无规则运动的轨迹
B.当两个相邻的分子间距离为
时,分子间的分子势能最小
C.食盐晶体总是立方体形,但它的某些物理性质沿各个方向是不一样的
D.温度升高,每个气体分子热运动的速率都会增大
1.(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( )
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
2、【变式探究】
(多选)下列说法中正确的是()
A.气体放出热量,其分子的平均动能可能增大
B.布朗运动不是液体分子的运动,但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动
C.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
D.第二类永动机不违反能量守恒定律,但违反了热力学第一定律
E.某气体的摩尔体积为V,每个分子的体积为V0,则阿伏加德罗常数可表示为NA=
3、【吉林省实验中学2015-2016学年高二下学期期末考试】
(6分)下列关于热学问题得说法正确的是
A.草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠.这一物理过程中水分子间的引力、斥力都增大
B.晶体熔化时吸收热量,分子平均动能一定增大
C.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离,液面分子间作用力表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势
D.某气体的摩尔质量为M、摩尔体积为V、密度为
,用NA表示阿伏伽德罗常数,每个气体分子的质量
0=M/NA,每个气体分子的体积V0=M/
NA
E.密封在容积不变的容器内的气体,若温度升高,则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大
4、(多选)下列说法正确的是( )
A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地作无规则运动,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
5、如图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
大于
时,分子间的作用力表现为引力
B.当
小于
时,分子间的作用力表现为斥力
C.当
由
到
变化过程中,分子间的作用力先变大再变小
D.在
变到
的过程中,分子间的作用力做负功
固体液体物态变化
例、【广东省广州市执信中学2015-2016学年高二下学期期末考试】甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,由烧热的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示,下列说法正确的是( )
A.甲、乙为非晶体,丙是晶体
B.甲、乙、丙都是晶体
C.甲、丙为非晶体,丙是晶体
D.甲为多晶体,乙为非晶体,丙为单晶体
1.对下列几种固体物质的认识,正确的有( )
A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体
B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体
C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
E.晶体吸收热量,分子的平均动能不一定增加
2.下列说法正确的是( )
A.液晶具有流动性,光学性质各向异性
B.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,所以液体表面存在表面张力
C.气体的压强是由气体分子间斥力产生的
D.气球等温膨胀,球内气体一定向外放热
E.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强不变
3.下列说法中正确的是( )
A.气体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为气体分子无规则运动的缘故
B.液体表面具有收缩的趋势,这是液体表面层分子的分布比内部稀疏的缘故
C.黄金、白银等金属容易加工成各种形状,没有固定的外形,所以金属不是晶体
D.某温度的空气的相对湿度是此时空气中水蒸气的压强与同温度下水的饱和汽压之比的百分数
E.松香在熔化过程中温度不变,分子平均动能不变
4.下列说法正确的是( )
A.饱和蒸汽是指液体不再蒸发,蒸汽不再液化时的状态
B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故
E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
5.【江苏省泰州中学2015-2016学年高二下学期期中考试物理试题】液晶显示器是一种采取液晶为材料的显示器,由于机身薄,省电,辐射低等优点深受用户的青睐,下列关于液晶说法正确的是
A.液晶都是人工合成的,天然的液晶并不存在
B.液晶既有液体的流动性,又由光学的各项同性
C.当某些液晶中渗入少量多色性染料后,在不同的电场强度下,它对不同颜色的光的吸收强度不一样,这样就能显示各种颜色
D.液晶的结构与液体的结构相同
6、【辽宁省锦州市2015-2016学年高二下学期期末考试物理试题】关于晶体和非晶体,下列说法正确的是
A.所有晶体沿各个方向的光学性质都相同
B.非晶体沿各个方向的物理性质都相同
C.在各种晶体中,原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性
D.物质是晶体还是非晶体,是绝对的,不可能相互转化
E.有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体
理想气体练习题
例【黑龙江双鸭山市第一中学2015-2016学年高二下学期期中考试】对一定质量的理想气体,以下状态变化中可以实现的是( )
A.降低温度时,压强不变,体积增大B.升高温度时,压强增大,体积减小
C.温度不变时,压强体积都增大D.升高温度时,体积不变,压强减小
1.
(1)(多选)下列说法中正确的是________。
A.一定量气体膨胀对外做功100J,同时从外界吸收120J的热量,则它的内能增大20J
B.在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)减小到很难再靠近的过程中,分子间作用力先减小后增大,分子势能不断增大
C.由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,液体表面存在张力
D.用油膜法测出油分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,只需再知道油的密度即可
E.空气相对湿度越大时,空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压,水蒸发越慢。
(2)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的pV图像如图所示。
已知该气体在状态A时的温度为27℃。
则:
①该气体在状态B、C时的温度分别为多少℃?
②该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大?
③该气体从状态A到状态C的过程中是吸热,还是放热?
传递的热量是多少?
2.
(1)(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是________。
A.温度越高,扩散进行得越快
B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
(2)如图,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上端与大气相通,下端开口处开关K关闭;
A侧空气柱的长度l=10.0cm,B侧水银面比A侧的高h=3.0cm。
现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧水银面的高度差为h1=10.0cm时将开关K关闭。
已知大气压强p0=75.0cmHg。
(ⅰ)求放出部分水银后A侧空气柱的长度;
(ⅱ)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银面达到同一高度,求注入的水银在管内的长度。
3.
(1)(多选)下列说法正确的是________。
A.悬浮在液体中的微粒越小,在液体分子的撞击下越容易保持平衡
B.荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用
C.物体内所有分子的热运动动能之和叫做物体的内能
D.当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度不一定较大
E.一定质量的理想气体先经等容降温,再经等温压缩,压强可以回到初始的数值
(2)如图所示,用两个质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞将开口向下竖直悬挂的导热气缸内的理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分,当在活塞A下方悬挂质量为2m的物体后,整个装置处于静止状态,此时Ⅰ、Ⅱ两部分气体的高度均为l0。
已知环境温度、大气压强p0均保持不变,且满足5mg=p0S,不计一切摩擦。
当取走物体后,两活塞重新恢复平衡,求活塞A上升的高度。
4.
(1)(多选)对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是________。
A.温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大
B.外界对物体做功,物体内能一定增加
C.温度越高,布朗运动越显著
D.当分子间的距离增大时,分子间作用力就一直减小
E.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大
(2)如图所示,上端封闭、下端开口内径均匀的玻璃管,管长L=100cm,其中有一段长h=15cm的水银柱把一部分空气封闭在管中。
当管竖直放置时,封闭气柱A的长度LA=50cm。
现把开口端向下插入水银槽中,直至A端气柱长LA′=37.5cm时为止,这时系统处于静止状态。
已知大气压强p0=75cmHg,整个过程中温度保持不变,试求槽内的水银进入管内的长度。
5.
(1)(多选)一定量的理想气体从状态a开始,经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态,其pT图像如图所示。
其中对角线ac的延长线过原点O。
下列判断正确的是________。
A.气体在a、c两状态的体积相等
B.气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C.在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
E.在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功
(2)一氧气瓶的容积为0.08m3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。
某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36m3。
当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气。
若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。
6.
(1)(多选)关于热力学定律,下列说法正确的是________。
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
(2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp=
,其中σ=0.070N/m。
现让水下10m处一半径为0.50cm的气泡缓慢上升。
已知大气压强p0=1.0×
105Pa,水的密度ρ=1.0×
103kg/m3,重力加速度大小g=10m/s2。
(ⅰ)求在水下10m处气泡内外的压强差;
(ⅱ)忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。
7、下列说法中正确的是________。
(填正确答案标号)
A.-2℃时水已经结为冰,水分子停止了热运动
B.物体温度越高,物体内部分子热运动的平均动能越大
C.内能不同的物体,物体内部分子热运动的平均动能可能相同
D.一定质量的气体分子的平均速率增大,气体的压强可能减小
E.热平衡是指一个系统内部的状态不再改变时所处的状态
(2)一定质量的理想气体经历了如图1所示的状态变化。
图1
(ⅰ)已知从A到B的过程中,气体对外放出600J的热量,则从A到B,气体的内能变化了多少?
(ⅱ)试判断气体在状态B、C的温度是否相同。
如果知道气体在状态C时的温度TC=300K,则气体在状态A时的温度为多少?
理想气体图像问题
例、【黑龙江双鸭山市第一中学2015-2016学年高二下学期期中考试】一定质量的理想气体状态变化过程中,其压强p与摄氏温度t的变化规律如图中直线ab所示(直线ab延长线通过坐标原点),根据图象可以判定( )
A.Va=VbB.Va>VbC.Va<VbD.无法判断
1、【广东省广州市执信中学2015-2016学年高二下学期期末考试】一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da与bc平行,则气体体积在( )
A.ab过程中不断增加B.bc过程中保持不变
C.cd过程中不断增加D.da过程中不断增加
2、【辽宁省锦州市2015-2016学年高二下学期期末考试物理
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