第一篇 专题六 第十五讲　热学-【高考二轮】新高考物理大二轮复习（课件+讲义+专练）

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分子动理论　固体和液体
气体实验定律　理想气体状态方程
热力学定律与气体实验定律相结合
分子永不停息地做无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，即平均速率越大，但某个分子的瞬时速率不一定大。
3.分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系
4.气体压强的微观解释
(1)表面张力：使液体表面积收缩到最小。(2)液晶：既具有液体的流动性又具有晶体的光学各向异性。
　(多选)(2023·贵州铜仁市二模改编)下列说法正确的是A.非晶体具有各向同性的物理性质B.物体的温度越高，分子的平均动能就越大C.水黾能够停留在水面，是由于浮力的作用D.农田里如果要保存地下的水分，就要把地面的土壤锄松，可以减少毛　细现象的发生
晶体分为单晶体和多晶体，单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，非晶体具有各向同性，故A正确；温度是分子的平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能越大，故B正确；水黾可以停在水面上是由于水的表面张力作用，故C错误；农田里如果要保存地下的水分，就要把地面的土壤锄松，可以减少毛细现象的发生，从而减少水分流失，故D正确。
　(2023·浙江复习联考)下列说法正确的是A.从射入教室的阳光中看到尘埃的运动就是布朗运动B.气体如果失去了容器的约束就会散开，说明气体分子之间作用力表现　为斥力C.恒温水池里小气泡由底部缓慢上升的过程中，气泡中的理想气体放出　热量D.已知某种气体的密度为ρ(kg/m3)，摩尔质量为M(kg/ml)，阿伏加德罗　常数为NA(ml－1)，则该气体分子之间的平均距离可以表示为
做布朗运动的固体颗粒需要借助于显微镜才能观察到，肉眼可见尘埃的运动不是布朗运动，从射入教室的阳光中看到尘埃的运动是空气的对流引起的，不是布朗运动，A错误；气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子在永不停息地做无规则的热运动，气体分子之间的距离较大，气体分子之间的作用力可以忽略不计，B错误；恒温水池里小气泡由底部缓慢上升过程中，由于气泡中的理想气体温度不变故内能不变，上升过程中压强减小，体积变大，气体对外做功，W为负值，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体要吸收热量，C错误；
　(2023·江苏苏北地区一模)如图所示，有一分子位于坐标原点O处不动，另一分子位于x轴上，纵坐标表示这两个分子的分子势能Ep，分子间距离为无穷远时，分子势能Ep为0，这一分子A.在x0处所受分子力为0B.从x1处向左移动，分子力一直增大C.从x1处向右移动，分子力一直增大D.在x2处由静止释放可运动到x0处
在x0处所受分子力不为0，在x1处所受分子力为0，A项错误；从x1处向左移动，由图像斜率可知，分子力一直增大，B项正确；
从x1处向右移动，分子力先增大后减小，C项错误；由能量守恒定律可知，在x2处由静止释放不能运动到x0处，D项错误。
(1)被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为Pa。(2)水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph或p＝p0－ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg。
2.合理选取气体变化所遵循的规律列方程
(1)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解。(2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。
解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据活塞或液柱的受力特点和状态特点列出两部分气体的压强关系，找出体积关系，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解。
　(2023·辽宁卷·5)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p－T图像如图所示。该过程对应的p－V图像可能是
　(2023·湖北卷·13)如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、2S，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子， 已知大气压强为p0，重力加速度大小为g，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求：(1)最终汽缸内气体的压强。
对左右汽缸内所封的气体，初态压强p1＝p0体积V1＝SH＋2SH＝3SH末态压强p2，体积
根据玻意耳定律可得p1V1＝p2V2
(2)弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。
对右边活塞受力分析可知mg＋p0·2S＝p2·2S
对左侧活塞受力分析可知
　(2023·河南湘豫名校联考一模)如图所示，粗细均匀的U形玻璃管左管封闭、右管开口，右管内有一轻质活塞，活塞和A、B两段水银柱封闭着1、2两段理想气体。初始时，长为10 cm的水银柱A下端与活塞下端平齐，水银柱B在左管中的液面比右管中的液面低10 cm，气柱1长为10 cm。现用外力缓慢向下压活塞，直至水银柱B在左管和右管中液面相平并稳定，已知大气压强为75 cmHg，求：(1)稳定后，A段水银对左管上封口处玻璃的压强大小；
答案　103.33 cmHg
初始时，根据平衡条件p20＝p0＋10 cmHg＝85 cmHg缓慢向下压活塞过程，气柱2发生等温变化，根据玻意耳定律p20L20S＝p2L2S根据几何关系L20＝L10＋10 cm＝20 cm，L2＝L20－5 cm＝15 cm，解得p2＝113.33 cmHg
故A段水银对左管上封口处玻璃的压强大小为p＝p2－pA＝103.33 cmHg
(2)此过程中活塞下降的高度。(结果均保留两位小数)
稳定后，p1＝p2＝113.33 cmHg，对缓慢向下压活塞过程，气柱1发生等温变化，根据玻意耳定律p0L10S＝p1L1S，解得L1＝6.62 cm，故活塞下降的高度为h＝L10－L1＋5 cm＝8.38 cm。
　(2023·广东执信中学三模)如图是泡茶常用的茶杯，某次茶艺展示中往杯中倒入适量热水，水温为87 ℃，盖上杯盖，杯内气体与茶水温度始终相同。已知室温为27 ℃，杯盖的质量m＝0.1 kg，杯身与茶水的总质量为M＝0.5 kg，杯盖的面积约为S＝50 cm2，大气压强p0＝1.0×105 Pa，忽略汽化、液化现象，杯中气体可视为理想气体，重力加速度g＝10 m/s2，求：(1)若杯盖和杯身间气密性很好，请估算向上提杯盖恰好带起整个杯身时的水温；
末态对杯身和茶水受力分析如图列平衡方程p1S＋Mg＝p0S解得T1＝356.4 K所以此时水温为t1＝83.4 ℃
(2)实际的杯盖和杯身间有间隙，当水温降到室温时，从外界进入茶杯的气体质量与原有气体质量的比值。
方法一　杯中气体降为室温过程中，全部气体都做等压变化，对于全部气体
所以外界进入茶杯的气体质量与原有气体质量的比值Δm∶m原＝1∶5
方法二　利用克拉伯龙方程pV＝nRT倒入热水盖上杯盖瞬间：p0V＝n1RT0，其中T0＝360 K水温降到室温时：p0V＝n2RT2，其中T2＝300 K
克拉伯龙方程pV＝nRT，其中n表示气体物质的量，R为理想气体常数，此方程描述了气体的压强是由气体的体积、温度和物质的量决定的，故可以只对气体的一个状态、列式分析问题，处理气体变质量的问题尤其方便。
利用克拉伯龙方程解决气体变质量的问题
1.理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路
(1)内能变化量ΔU①由气体温度变化分析ΔU：温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU0，吸热；Q0，由W＋Q＝ΔU＝0有QVb－1，可得VaL2>L3 B.L2>L3>L1C.L2>L1>L3 D.L3>L1>L2
设大气压强为p0，玻璃试管的横截面积为S。对a管：a管由静止沿光滑斜面下滑，以水银为研究对象根据牛顿第二定律可得mgsin45°＋p0S－paS＝maa对a管和水银整体有Mgsin 45°＝Maa，可得p0＝pa
对b管：以水银为研究对象，根据牛顿第二定律得mgsin 45°＋p0S－pbS＝mab对b管和水银整体有Mgsin 45°－Ff＝Mab，可得pb>p0对c管：以水银为研究对象，根据牛顿第二定律得mgsin 45°＋p0S－pcS＝mac
对c管和水银整体有Mgsin 45°＋Ff＝Mac，可得pcpa>pc，根据pV＝C和V＝LS得L2