专题十五 分子动理论 气体及热力学定律
■储知识·核心归纳· 1．分子动理论
(1)分子大小
①阿伏加德罗常数：NA＝6.02×10 mol. ②分子体积：V0＝③分子质量：m0＝
23
－1
Vmol
(占有空间的体积)． NAMmol
. NA
VS④油膜法估测分子的直径：d＝.
(2)分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动． ①扩散现象特点：温度越高，扩散越快．
②布朗运动特点：液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈．
(3)分子间的相互作用力和分子势能
①分子力：分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快．
②分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0(分子间的距离为r0时，分子间作用的合力为0)时，分子势能最小． 2．固体和液体
(1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同．晶体具有确定的熔点．单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性．晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化．
(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间．液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性．
(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切． (4)饱和汽压的特点
液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压和汽的体积无关． (5)相对湿度
某温度时空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压的百分比．即：B＝×100%. 3．气体状态参量
pps
4．热力学定律
(1)热力学第一定律 ①公式：ΔU＝W＋Q；
②符号规定：外界对系统做功，W＞0；系统对外界做功，W＜0.系统从外界吸收热量，
Q＞0；系统向外界放出热量，Q<0.系统内能增加，ΔU＞0；系统内能减少，ΔU＜0.
(2)热力学第二定律的表述
①热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递的方向性表述)．
②不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响(按机械能和内能转化的方向性表述)．
③第二类永动机是不可能制成的．
■品真题·感悟高考……………………………………………………………·
1．(2017·Ⅰ卷T33(1))氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数
的百分比随气体分子速率的变化分别如图15-1中两条曲线所示．下列说法正确的是( )
图15-1
A．图中两条曲线下面积相等
B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形 D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
ABC [面积表示总的氧气分子数，二者相等，A正确；
温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，虚线为氧气分子在0 ℃时的情形，分子平均动能较小，B正确；实线为氧气分子在100 ℃时的情形，C正确；曲线给出的是分子数占总分子数的百分比，D错误；速率出现在0～400 m/s区间内，100 ℃时氧气分子数占总分子数的百分比较小，E错误．]
2．(2017·Ⅱ卷T33(1))如图15-2所示，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理
想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是( )
图15-2
A．气体自发扩散前后内能相同 B．气体在被压缩的过程中内能增大 C．在自发扩散过程中，气体对外界做功 D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功 E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变
ABD [气体向真空膨胀时不受阻碍，气体不对外做功，由于汽缸是绝热的，没有热交换，所以气体扩散后内能不变，选项A正确；气体被压缩的过程中，外界对气体做功，且没有热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大，选项B、D正确；气体在真空中自发扩散的过程中气体不对外做功，选项C错误；气体在压缩过程中，内能增大，由于一定质量的理想气体的内能完全由温度决定，温度越高，内能越大，气体分子的平均动能越大，选项E错误．]
3．(2017·Ⅲ卷T33(1))如图15-3所示，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程
ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到状态a.下列说
法正确的是( )
图15-3
A．在过程ab中气体的内能增加 B．在过程ca中外界对气体做功 C．在过程ab中气体对外界做功 D．在过程bc中气体从外界吸收热量 E．在过程ca中气体从外界吸收热量
ABD [ab过程是等容变化，ab过程压强增大，温度升高，气体内能增大，选项A正确；而由于体积不变，气体对外界不做功，选项C错误；ca过程是等压变化，体积减小，外界对气体做功，选项B正确；体积减小过程中，温度降低，内能减小，气体要放出热量，选项E错误；bc过程是等温变化，内能不变，体积增大，气体对外界做功，则需要吸收热量，选项D正确．]
4．(2016·Ⅰ卷T33(1))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p-T图象如图15-4所示，其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断
正确的是( )
图15-4
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
ABE [由ac的延长线过原点O知，直线Oca为一条等容线，气体在a、c两状态的体积相等，选项A正确；理想气体的内能由其温度决定，故在状态a时的内能大于在状态c时的内能，选项B正确；过程cd是等温变化，气体内能不变，由热力学第一定律知，气体对外放出的热量等于外界对气体做的功，选项C错误；过程da气体内能
增大，从外界吸收的热量大于气体对外界做的功，选项D错误；由理想气体状态方程知：
paVapbVbpcVcpdVd＝＝＝＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd.设过程TaTbTcTdbc中压强为p0＝pb＝pc，过程da中压强为p′0＝pd＝pa.由外界对气体做功W＝p·ΔV知，过程bc中外界对气体做的功Wbc＝p0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，过程da中气体对外界做的功Wda＝p′0(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，选项E正确(此选项也可用排除法直接判断更快捷)．]
5．(2016·Ⅰ卷T33(1))关于热力学定律，下列说法正确的是( )
【导学号：19624172】
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
BDE [根据热力学定律，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，说法A错误．改变物体内能的方式有做功和热传递，对气体做功可以改变其内能，说法B正确．理想气体等压膨胀对外做功，根据＝恒量知，膨胀过程一定吸热，说法C错误．根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，说法D正确．两个系统达到热平衡时，温度相等，如果这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，说法E正确．故选B、D、E.] ■练模拟·沙场点兵………………………………………………………………… 1．(2017·清远市田家炳实验中学一模)关于气体的内能，下列说法正确的是( )
A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 C．气体被压缩时，内能可能不变
D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
CDE [质量和温度都相同的气体，内能不一定相同，还和气体的种类有关，故A错误；物体的内能与温度、体积有关，与物体宏观整体运动的机械能无关，所以整体运动速度越大，其内能不一定越大，故B错误；气体被压缩时，外界对气体做功W＞0，如果向外界放热Q＜0，根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，可能ΔU＝0内能不变，所以C正确；理想气体分子间无分子势能，理想气体的内能只与温度有关，故D正确；一定量的某种理想气体等压膨胀过程中，体积与热力学温度成正比，温度升高，内能
pVT
高考物理 第1部分 专题整合突破 专题15 分子动理论 气体及热力学定律教案.doc
