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第13講 分子動(dòng)理論 氣體及熱力學(xué)定律,1.(2013江蘇單科，12A)如圖1所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中，A→B和C→D為等溫過(guò)程，B→C和D→A為絕熱過(guò)程(氣體與外界無(wú)熱量交換)。這就是著名的“卡諾循環(huán)”。,圖1,①該循環(huán)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是________。 A.A→B過(guò)程中，外界對(duì)氣體做功 B.B→C過(guò)程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大 C.C→D過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多 D.D→A過(guò)程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化 ②該循環(huán)過(guò)程中，內(nèi)能減小的過(guò)程是________(選填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”)。若氣體在A→B過(guò)程中吸收63 kJ的熱量，在C→D過(guò)程中放出38 kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對(duì)外做的功為_(kāi)_______kJ。,答案 ①C ②B→C 25 ③41025m－3,2.(2014江蘇單科，12A)一種海浪發(fā)電機(jī)的氣室如圖2所示。工作時(shí)，活塞隨海浪上升或下降，改變氣室中空氣的壓強(qiáng)，從而驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥門(mén)和出氣閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉。氣室先后經(jīng)歷吸入、壓縮和排出空氣的過(guò)程，推動(dòng)出氣口處的裝置發(fā)電。氣室中的空氣可視為理想氣體。,,圖2,(1)下列對(duì)理想氣體的理解，正確的有________。 A.理想氣體實(shí)際上并不存在，只是一種理想模型 B.只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很高就可視為理想氣體 C.一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān) D.在任何溫度、任何壓強(qiáng)下，理想氣體都遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律 (2)壓縮過(guò)程中，兩個(gè)閥門(mén)均關(guān)閉。若此過(guò)程中，氣室中的氣體與外界無(wú)熱量交換，內(nèi)能增加了3.4104 J，則該氣體的分子平均動(dòng)能________(選填“增大”、“減小”或“不變”)，活塞對(duì)該氣體所做的功________(選填“大于”、“小于”或“等于”)3.4104 J。,(3)上述過(guò)程中，氣體剛被壓縮時(shí)的溫度為27 ℃，體積為0.224 m3，壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。已知1 mol氣體在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、0 ℃時(shí)的體積為22.4 L，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.021023 mol－1。計(jì)算此時(shí)氣室中氣體的分子數(shù)。(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字),解析 (1)理想氣體是一種理想化模型，忽略了氣體分子之間的相互作用，實(shí)際上并不存在，A對(duì)；只有當(dāng)氣體的溫度不太低，壓強(qiáng)不太高時(shí)，實(shí)際氣體才可視為理想氣體，B錯(cuò)；一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，與體積無(wú)關(guān)，C錯(cuò)；不論在何種溫度和壓強(qiáng)下，理想氣體都遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律，D對(duì)。 (2)氣體被壓縮，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增大，溫度升高，氣體分子的平均動(dòng)能增大，由熱力學(xué)第一定律 ΔU＝W＝3.4104 J。,答案 (1)AD (2)增大 等于 (3)51024(或61024),3.(2015江蘇單科，12A) (1)對(duì)下列幾種固體物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，正確的有________。 A.食鹽熔化過(guò)程中，溫度保持不變，說(shuō)明食鹽是晶體 B.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說(shuō)明蜂蠟是晶體 C.天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則 D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同,(2)在裝有食品的包裝袋中充入氮?dú)?，可以起到保質(zhì)作用。某廠家為檢測(cè)包裝袋的密封性，在包裝袋中充滿(mǎn)一定量的氮?dú)?，然后密封進(jìn)行加壓測(cè)試。測(cè)試時(shí)，對(duì)包裝袋緩慢地施加壓力。將袋內(nèi)的氮?dú)庖暈槔硐霘怏w，則加壓測(cè)試過(guò)程中，包裝袋內(nèi)壁單位面積上所受氣體分子撞擊的作用力________(選填“增大”、“減小”或“不變”)，包裝袋內(nèi)氮?dú)獾膬?nèi)能________(選填“增大”、“減小”或“不變”)。 (3)給某包裝袋充入氮?dú)夂竺芊?，在室溫下，袋中氣體壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、體積為1 L。將其緩慢壓縮到壓強(qiáng)為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，氣體的體積變?yōu)?.45 L。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷該包裝袋是否漏氣。,解析 (1)若物體是晶體，則在熔化過(guò)程中，溫度保持不變，可見(jiàn)A正確；燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，是由于云母片在不同方向上導(dǎo)熱性能不同造成的，說(shuō)明云母片是晶體，所以B錯(cuò)誤；沿晶體的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不盡相同，由此導(dǎo)致晶體在不同方向的物理性質(zhì)不同，這就是晶體的各向異性。選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。,(2)因?yàn)闇y(cè)試時(shí)，對(duì)包裝袋緩慢地施加壓力，外界對(duì)氣體所做的功等于氣體對(duì)外放出的熱量，由熱力學(xué)第一定律可知：氣體的溫度不變，即內(nèi)能不變。玻意耳定律可知：氣體體積變小，所以壓強(qiáng)變大，由于氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子對(duì)器壁的頻繁碰撞而產(chǎn)生的，所以包裝袋內(nèi)壁單位面積上所受氣體分子撞擊的作用力增大。 (3)若不漏氣，設(shè)加壓后的體積為V1，由等溫過(guò)程得：P0V0＝P1V1，代入數(shù)據(jù)得V1＝0.5 L，因?yàn)?.45 L＜0.5 L，故包裝袋漏氣。 答案 (1)AD (2)增大 不變 (3)見(jiàn)解析,近三年江蘇省高考選考部分的試題都是由三個(gè)小題組成，難度都不大，分值都是12分。 命題熱點(diǎn)：分子動(dòng)理論，熱學(xué)基本知識(shí)的綜合應(yīng)用，熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用。,考向一 熱學(xué)基本知識(shí)與微觀量計(jì)算的組合,核心知識(shí),1.,1.(1)如圖3所示，是氧氣在0 ℃和100 ℃兩種不同情況下，各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系。由圖可知________。,圖3,A.100 ℃的氧氣，速率大的分子比例較多 B.具有最大比例的速率區(qū)間，0 ℃時(shí)對(duì)應(yīng)的速率大 C.溫度越高，分子的平均速率越大 D.在0 ℃時(shí)，部分分子速率比較大，說(shuō)明內(nèi)部有溫度較高的區(qū)域 (2)如圖4所示，一定質(zhì)量的理想氣體的P－V圖象中，A→B為等溫過(guò)程，B→C為絕熱過(guò)程。這兩個(gè)過(guò)程中，內(nèi)能減少的是________；此過(guò)程中________(填“氣體對(duì)外”或“外界對(duì)氣體”)做功。,圖4,(3)1 mol任何氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積都是22.4 L。試估算溫度為0 ℃，壓強(qiáng)為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓狀態(tài)下1立方米內(nèi)氣體分子數(shù)目(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。,解析 (1)由圖象得溫度越高，速率大的分子所占的比例較大，A正確；最大比例的速率區(qū)間溫度越高，速率的值越大，B錯(cuò)誤；溫度越高，分子的平均速率越大，C正確；氣體分子的速率分布特點(diǎn)為中間多，兩頭少，溫度越高，高速率區(qū)域?qū)?yīng)的速度越大，D錯(cuò)誤。,答案 (1)AC (2)B→C 氣體對(duì)外 (3)5.41025個(gè),2.(2014淮安市高三考前信息卷)(1)下列說(shuō)法中正確的有________。 A.氣缸內(nèi)的氣體具有很大的壓強(qiáng)，是因?yàn)闅怏w分子間表現(xiàn)為斥力 B.液體表面具有張力是因?yàn)橐后w表面層的分子間表現(xiàn)為引力 C.晶體的物理性質(zhì)具有各向異性是因?yàn)榫w內(nèi)部微粒按一定規(guī)律排列的 D.溫度越高的物體，其內(nèi)能一定越大、分子運(yùn)動(dòng)越劇烈,(2)如圖5所示，當(dāng)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a沿acb到達(dá)狀態(tài)b，氣體對(duì)外做功為126 J、吸收熱量為336 J；當(dāng)該氣體由狀態(tài)b沿曲線ba返回狀態(tài)a時(shí)，外界對(duì)氣體做功為84 J，則該過(guò)程氣體是________(填“吸”或“放”)熱，傳遞的熱量等于________J。,圖5,(3)已知地球到月球的平均距離為384 400 km，金原子的直徑為3.4810－9m，金的摩爾質(zhì)量為197 g/mol。若將金原子一個(gè)接一個(gè)地緊挨排列起來(lái)，筑成從地球通往月球的“分子大道”，試問(wèn)： ①該“分子大道”需要多少個(gè)原子？ ②這些原子的總質(zhì)量為多少？,解析 (1)氣體的壓強(qiáng)是由氣體分子對(duì)器壁的碰撞而產(chǎn)生的，并非分子間的斥力所產(chǎn)生；液體表面層分子間距較大，分子間的引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力；晶體(單晶體)的物理性質(zhì)具有各向異性，是因?yàn)榫w內(nèi)部微粒按一定規(guī)律排列；內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子勢(shì)能與動(dòng)能的總和，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，但內(nèi)能不一定越大。選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，B、C正確。,答案 (1)BC (2)放 294 (3)①1.101017 ②3.610－8 kg,核心知識(shí),1.,考向二 熱學(xué)基本知識(shí)與氣體定律的組合,2.,3.固體和液體 (1)晶體和非晶體,(2)液晶的性質(zhì) 液晶是一種特殊的物質(zhì)，既可以流動(dòng)，又可以表現(xiàn)出單晶體的分子排列特點(diǎn)，在光學(xué)、電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性。,(3)液體的表面張力 使液體表面有收縮到球形的趨勢(shì)，表面張力的方向跟液面相切。 (4)飽和汽壓的特點(diǎn) 液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無(wú)關(guān)。 (5)相對(duì)濕度,1.(1)科學(xué)家在“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)上進(jìn)行了一次在微重力條件(即失重狀態(tài))下制造泡沫金屬的實(shí)驗(yàn)。把鋰、鋁、鈦等輕金屬放在一個(gè)石英瓶?jī)?nèi)，用太陽(yáng)能將這些金屬熔化成液體，然后在熔化的金屬中充進(jìn)氫氣，使金屬內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，金屬冷凝后就形成到處是微孔的泡沫金屬。下列說(shuō)法中正確的是( ) A.失重條件下液態(tài)金屬呈現(xiàn)球狀是由于液體表面分子同存在引力作用 B.失重條件下充人金屬液體的氣體氣泡不能無(wú)限地膨脹是因?yàn)橐后w表面張力的約束 C.在金屬液體凝過(guò)程中，氣泡收縮變小，外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大 D.泡沫金屬物理性質(zhì)各向同性，說(shuō)明它是非晶體,(2)某同學(xué)做了如圖6所示的探究性實(shí)驗(yàn)，U形管左口管有一小氣球，管內(nèi)裝有水銀，當(dāng)在右管內(nèi)再注入一些水銀時(shí)，氣球?qū)⒐牡酶?。假設(shè)封閉氣體與外界絕熱，則在注入水銀時(shí)，封閉氣體的體積________，壓強(qiáng)________，溫度________，內(nèi)能________。(填“增大”、“減小”、“升高”、“降低”或“不變”),圖6,圖7,解析 (1)液態(tài)金屬呈現(xiàn)球狀是由于液體表面存在表面張力，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；在金屬液體凝過(guò)程中，氣泡收縮變小的過(guò)程中，溫度降低，內(nèi)能減小 ，C項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬屬于多晶體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 (2)注入水銀，封閉氣體的壓強(qiáng)變大，水銀對(duì)氣體做功，氣體體積減小，由于封閉氣體與外界幽絕熱，所以氣體內(nèi)能增大，溫度升高。,2.(1)下列說(shuō)法正確的是________。 A.物體吸收熱量，其溫度一定升高 B.橡膠無(wú)固定熔點(diǎn)，是非晶體 C.做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式 D.布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體顆粒的分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映,(2)如圖8所示，導(dǎo)熱的氣缸開(kāi)口向下，缸內(nèi)活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞可自由滑動(dòng)且不漏氣，活塞下掛一個(gè)砂桶，砂桶裝滿(mǎn)砂子時(shí)，活塞恰好靜止，現(xiàn)將砂桶底部鉆一個(gè)小洞，讓細(xì)砂慢慢漏出。氣缸外部溫度恒定不變，則缸內(nèi)的氣體壓強(qiáng)________，內(nèi)能________。(選填“增大”、“減小”或“不變”),圖8,(3)在如圖9所示的氣缸中封閉著溫度為100 ℃的空氣，一重物用繩索經(jīng)滑輪與缸中活塞相連接，重物和活塞均處于平衡狀態(tài)，這時(shí)活塞離缸底的高度為10 cm(設(shè)活塞與氣缸壁間無(wú)摩擦)。如果缸內(nèi)空氣變?yōu)? ℃，問(wèn)：,圖9,①重物是上升還是下降？ ②這時(shí)重物將人原處移動(dòng)多少厘米,答案 (1)BC (2)增大 不變 (3)①上升 ②2.7 cm,高頻考點(diǎn)十四 熱學(xué)基本規(guī)律與氣體實(shí)驗(yàn)定律的組合,1.應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的解題思路 (1)選擇對(duì)象——即某一定質(zhì)量的理想氣體； (2)找出參量——?dú)怏w在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2； (3)認(rèn)識(shí)過(guò)程——認(rèn)清變化過(guò)程是正確選用物理規(guī)律的前提； (4)列出方程——選用某一實(shí)驗(yàn)定律或氣態(tài)方程，代入具體數(shù)值求解，并討論結(jié)果的合理性。,2.牢記以下幾個(gè)結(jié)論 (1)熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體； (2)氣體壓強(qiáng)是由氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的，壓強(qiáng)大小與分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度和分子密集程度有關(guān)； (3)做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)； (4)溫度變化時(shí)，意味著物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能隨之變化，并非物體內(nèi)每個(gè)分子的動(dòng)能都隨之發(fā)生同樣的變化。,(12分)(2015蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市高三調(diào)研)(1)下列說(shuō)法中正確的是________。 A.氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是大量氣體分子對(duì)容器的碰撞引起的，它跟氣體分子的密集程度以及氣體分子的平均動(dòng)能有關(guān) B.在繞地球飛行的宇宙飛船中，自由飄浮的水滴呈球形，這是表面張力作用的結(jié)果 C.液晶顯示器是利用了液晶對(duì)光具有各向同性的特點(diǎn) D.當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時(shí)，分子間的距離越大，分子勢(shì)能越小,(2)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)程I變至狀態(tài)B時(shí)，內(nèi)能增加120 J。當(dāng)氣體從狀態(tài)B經(jīng)過(guò)程Ⅱ回到狀態(tài)A時(shí)，外界壓縮氣體做功200 J，則Ⅱ過(guò)程中氣體________(填“吸熱”或“放熱”)，熱量為_(kāi)_______J。 (3)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化如圖10所示，其中AB段與t軸平行。已知在狀態(tài)A時(shí)氣體的體積為1.0 L，那么變到狀態(tài)B時(shí)氣體的體積為多少？從狀態(tài)A變到狀態(tài)C的過(guò)程中氣體對(duì)外做功為多少？,圖10,解析 (1)氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)是由于氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，對(duì)容器壁頻繁的撞擊引起的，氣體分子越密集，單位時(shí)間內(nèi)撞擊的分子數(shù)越多，單位面積上的撞擊力越大，壓強(qiáng)就越大，分子的平均動(dòng)能越大，平均每個(gè)分子的撞擊力就越大，壓強(qiáng)就越大，故A正確；宇宙飛船中，水滴處于完全失重狀態(tài)，液體表面由于分子張力作用，使液體的表面積最小，相同的體積，球的表面積最小，故B正確；液晶顯示器是利用了液晶對(duì)光的各向異性的特點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；當(dāng)兩分子間距大于平衡距離時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，分子間距離增大，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，故D錯(cuò)誤。,答案 (1)AB (2)放熱 320 (3)2.0 L 200 J,(2015徐州市高三質(zhì)量檢測(cè))(1)下列說(shuō)法正確的是________。 A.布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) B.晶體規(guī)則外形是晶體內(nèi)部微粒在空間有規(guī)則排列的結(jié)果 C.液體很難壓縮是因?yàn)橐后w分子間只有斥力沒(méi)有引力的緣故 D.液體表面具有收縮的趨勢(shì)是由于液體存在表面張力的緣故,(2)某同學(xué)從冰箱冷凍室中取出經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間冷凍的空燒瓶后，迅速把一個(gè)氣球緊密地套在瓶口上，并將燒瓶放進(jìn)盛有熱水的燒杯里，氣球逐漸膨脹起來(lái)，如圖11所示。燒瓶和氣球里的氣體內(nèi)能________(填“增大”“不變”或“減小”)，外界對(duì)氣體________(填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”)。,圖11,(3)如圖12，一端開(kāi)口、另一端封閉的細(xì)長(zhǎng)薄壁玻璃管水平放置，內(nèi)有用水銀柱封閉的體積為10 mL的某種理想氣體。外界大氣壓為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，環(huán)境溫度為27 ℃，阿伏加德羅常數(shù)約為61023 mol－1，標(biāo)準(zhǔn)狀況下1 mol該氣體體積約為22.4 L。求：,圖12,①當(dāng)環(huán)境溫度降為0 ℃時(shí)(設(shè)大氣壓強(qiáng)不變)氣體的體積； ②估算管中氣體分子數(shù)目。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),答案 (1)BD (2)增大 做負(fù)功 (3)9.1 mL 2.41020個(gè),