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1、专题五：热学湖北省襄阳市第四中学 任建新 441021一、考点综述：该部分高考的考查主要集中在以下知识点：（1）从微观的角度，从分子动理论的观点认识热现象和气体压强的产生；（2）利用阿伏加德罗常数来联系微观和宏观在数量上的关系，如求分子的直径、分子的质量、估算分子个数；（3）布朗运动；（4）分子间相互作用力、分子势能随分子间距离变化的关系；（5）能用热力学第一、第二定律和能量守恒定律来分析和讨论物体内能的变化等。从近几年高考来看，试题多以中等难度或中等偏下的填空题和选择题形式出现，对该部分知识的复习过程中，应在深刻理解基本概念和规律的基础上，以分子动理论、热力学定律和能量守恒定律为主线，注重对
2、气体为研究对象的微观和宏观关系的分析，强化对基本概念和规律的记忆。二、知识要点整合：1一个基本理论：分子运动理论。（1）知道除了少数大分子之外，分子的直径的数量级一般为1010m。（2）熟记相关公式：已知物体的质量为m，体积为V，密度为，物质摩尔质量为M，摩尔体积为，则：密度，分子质量，分子体积。分子数：。（3）掌握分子力随分子距离的增大而减小的关系：（牢记关系曲线）【例1】晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状（横截面为圆形）晶体。现有一根铁（Fe）晶，直径d=1.60m，用F=0.0264N的力才将它拉断，试估算拉断过程中最大的Fe分子力f(Fe的密度=7.92gc
3、m3)。【解析】铁的摩尔质量MA=56103kg/mol，铁原子的体积：V= ，原子直径D= ，原子球的大圆面积S=D2/4 ，铁晶断面面积S=d2/4 ，断面上排列的铁原子数N= ，所以拉断过程中最大铁原子力f = ，代入数据解得：f=8.251010N。2两个基本模型：建立分子的球体模型和正方体模型估算分子直径关键求出分子体积V0。对液体和固体，建立球体模型：；对气体建立正方体模型：。【例2】已知铜的密度为8.9103kg/m3，原子量为64，通过估算可知铜中每个铜原子所占体积为A7106m3 B11029m3 C11026m3 D81024m3【解析】铜的摩尔体积V=7106m3，每个铜
4、原子所占体积V=11029m3。【答案】B。3三个基本定律：（1）热力学第一定律表达式：，三个量的符号规定如下：外界对物体做功，W0，表现为物体体积减小；物体对外做功，W0；对外界放热：Q0；内能减少：0；内能不变：=0。【例3】一池塘中的水上、下温度相同，一气泡（可视为理想气体）由水底上升，下面说法正确的是A气泡的内能增加 B气泡的内能减少 C气泡吸收热量 D气泡放出热量【解析】气泡在上升过程中气体的温度不变，分子的平均动能不变，分子的总动能也不变；气泡在上升过程中体积膨胀，W0，故Q0，表明气泡吸热。【答案】AC。（2）热力学第二定律热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，即
5、自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。第二类永动机不可能制成，违背的不是能量守恒定律，而是热力学第二定律，即机械能和内能的转化过程具有方向性，也就是说机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化。（3）能量守恒定律复习中要加强用能量观点处理热现象问题的能力。注意内能和机械能是两种不同形式的能。物体可同时具有内能和机械能，且在一定条件下可以相互转化，物体的机械能可以为零，但物体的内能永远不为零。【例4】水滴以10m/s的速度从30m高处落下，机械能减少50%，所减少的机械能的80%使水自身变热，水滴落到地上后，温度升高了_(g=10m/s2)【解析】设水滴
6、的质量为m，开始水滴具有的机械能为E机=mv2+mgh 水滴落地后，产生的热能E热=E机50%80% ，设温度升高了t，则有cmt=E热 ，所以t= ，联立解得t=0.033。4四个基本关系（1）布朗运动与分子运动的关系布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的运动，不是固体、液体分子的运动。液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因，微粒的布朗运动的无规则性反映了液体内部分子运动的无规则性。abcdefg悬浮的颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显。【例5】用显微镜观察水中的花粉，追踪某一个花粉颗粒，每隔10s记下它的位置，得到了a，b，c，d，e，f，g等点，再用直线依次连接这些点，如图所示，
7、则下列说法中正确的是A这些点连接的折线就是这一花粉颗粒运动径迹B它说明花粉颗粒做无规则运动C从a点计时，经36s，花粉颗粒可能不在de连线上D从a点计时，经36s，花粉颗粒一定在de连线的某一点上【解析】花粉颗粒的无规则运动是布朗运动，但不是分子的运动，它间接证实了液体分子的无规则运动。每隔不同时间观察，其位置的连线不同，隔相同时间观察，起点不同，位置的连线也大相径庭。每隔10s记下的不同位置之间的连线并不是花粉颗粒的运动轨迹，但能说明花粉颗粒运动的无规则性和随机性，故B正确，A错误。从a点计时，经36s的位置也是不确定的，故C正确，D错误。【答案】BC。（2）温度与分子动能的关系温度是分子平
8、均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，但并不意味着每个分子的动能都将增大。【例6】1g100的水与1g100的水蒸气相比较，正确的说法是A分子的平均动能与分子总动能都相同B分子的平均动能相同，分子总动能不同C内能相同D1g100水的内能小于1g100水蒸气的内能【解析】温度是分子平均动能的标志，因而在相同的温度下，分子的平均动能相同，又1g水与1g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，当从100的水变成100水蒸气的过程中，分子距离变大，要克服分子引力做功，因而分子势能增加，所以100水的内能小于水蒸气的内能。【答案】A、D。（3）分子力做功与分子势能变化的关系（牢记EPr曲线）分子势能的变化只与分子力做功有关，分子力做正功，分子势能一定减小，分子力做负功，分子势能一定增加。具体判断过程中，分子势能的大小宏观上与物体的体积有关，微观上与分子间的距离有关。当分子间的距离rr0时，分子势能随分子间的距离增大而增大；当rr0时，分子势能随分子间的距离减小而增大；当r=r0时，分子势能最小，注意不一定为零。（4）内能的变化与做功和热传递的关系内能的变化从微观上与分子动能和分子势能的变化有关，宏观上由W+Q决定。做功和热传递是改变物体的内能的两种方式，具体体现在热力学第一定律中。热传递的条件：温度不同。热量自动地从高温物体向低温物体传递，当温度相等时达到动态平衡即热平衡。