2020山东高考物理二轮课件:第16章 热学 .pptx
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1、第16章 热 学,考点38 气体, 液体, 固体,考点39 热力学定律和能量守恒定律,考点40 实验:用油膜法估测分子大小,考点37 分子动理论,考点38 分子动理论,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破 方法1 分子热运动 方法2 分子间作用力和分子势能 考法例析 成就能力 考法1 分子热运动 考法2 分子力及分子运动,必备知识 全面把握,1物质是由大量分子组成的 (1) 分子的体积 分子的体积很小,它的直径数量级约为1010 m. 油膜法测分子的直径:让油酸液滴在水面上散开形成单分子油膜,如图所 示,设油酸的体积为V,在水面铺开的面积为S,则油酸分子的直径 (2) 分子的质量 分子质量很
2、小,一般分子质量的数量级是1026 kg. (3)阿伏加德罗常数 1 mol任何物质中所含的分子数叫阿伏加德罗常数,NA .,6.021023 mol1,2分子做永不停息的无规则运动 (1)扩散现象 两种不同的物质 后,彼此进入对方的现象叫扩散现象温度越高,扩散越快 (2)布朗运动 悬浮在液体(或气体)中的小颗粒在永不停息地做无规则运动 特点:颗粒越 ,温度越 ,布朗运动越显著 原因:小颗粒受周围液体(或气体)分子的撞击而产生的 实质:布朗运动是小颗粒的运动,不是分子的运动,但说明了分子运动的 性,接触,无规则,1对扩散现象的理解 (1)扩散现象是从浓度 处向浓度 处扩散(2)扩散现象不是外界
3、作用(例如:对流、重力作用等),也不是化学反应的结果,而是物质分子永不停息地做无规则运动的结果(3)虽然分子热运动的剧烈程度受到温度影响,温度越高,分子热运动越剧烈,但分子的热运动永远不会停止,2对布朗运动的理解 (1)固体颗粒足够小,很难直接用肉眼观察,一般都是在显微镜下观察 (2)观察到的是固体颗粒的无规则运动,反映了液体分子热运动的无规则性 (3)温度越高,布朗运动越剧烈,说明温度越高,液体分子的无规则运动越剧烈分子的运动是看不见的,布朗运动虽然不是分子的运动,却可以间接证明分子永不停息地做无规则运动,注意:布朗运动只能在气体或者液体中发生,扩散现象可以在固体、液体、气体中发生,3分子间
4、存在相互作用的引力和斥力 分子间的引力和斥力同时存在,通常分子力是指分子间引力和斥力的合力,分子力与分子间距离的关系如图所示,由图可知,分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小但斥力比引力的变化快 (1)当rr0(平衡位置)时,F引F斥,分子力合力为零 (2)当rr0时, ,分子力表现为 (3)当rr0时, ,分子力表现为 (4)当r10r0(即r109 m)时,分子力已经变得十分微弱,可以忽略不计,可认为分子间分子力为零,4分子势能 分子间存在相互作用力分子间具有由它们的相对位置决定的势能叫分子势能分子势能的改变与分子力做功有关:分子力做正功,分子势能减小,分子力做负功,分子势能增加,且
5、分子力做多少功,分子势能就改变多少 分子势能与分子间距的关系: (1)当r r0时,分子力表现为引力,随着r的增大,分子力做负功,分子势能增加 (2)当rr0时,分子力表现为斥力,随着r的减小,分子力做负功,分子势能增加 (3)当rr0时,分子势能最小,但不为零,为负值(选两分子相距无穷远时的分子势能为零),核心方法 重点突破,方法1 分子热运动 课标全国201533(1),5分(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
6、体的对流形成的,例1,【注】对分子热运动的考查主要集中在两个方面:布朗运动和扩散现象 扩散现象是分子的运动,而布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体颗粒的 运动,是液体(或气体)分子无规则运动的反映,【解析】 扩散现象是物质分子做无规则运动产生的,在气体、液体、固体中都能发生;温度越高,扩散现象越明显;这是一种物理现象,不是化学反应,所以选项A、C、D正确,选项B、E错误 【答案】A、C、D,例1,方法2 分子间作用力和分子势能 (1)分子力是分子间引力与斥力的合力,分子间的引力和斥力同时存在,且引力和斥力均随分子间距的增大而减小,随分子间距的减小而增大,但斥力变化比引力快 (2)判断分子力随
7、分子间距离的变化情况时,可根据图像来判断,这样比较直观 (3)判断分子势能变化的两种方法 方法一:根据分子力做功判断分子力做正功,分子势能减少;分子力做负功,分子势能增加 方法二:利用分子势能与分子间距离的关系图像判断,如图所示 图中规定r处Ep0,由图可知,当rr0时,分子势能最小需要注意的是此图像和分子力与分子间距离的关系图像形状很相似,但意义不同,不要混淆,北京理综201813,6分关于分子动理论,下列说法正确的是( ) A气体扩散的快慢与温度无关 B布朗运动是液体分子的无规则运动 C分子间同时存在着引力和斥力 D分子间的引力总是随分子间距增大而增大,例2,【解析】,例2,气体扩散的快慢
8、与温度有关,温度越高,扩散越快,故A错误;布朗运动为悬浮在液体中固体小颗粒的运动,不是液体分子的热运动,固体小颗粒运动的无规则性是液体分子运动的无规则性的间接反映,故B错误;分子间斥力与引力是同时存在的,分子间的引力和斥力都是随分子间距增大而减小,故C正确,D错误,【答案】C,考法例析 成就能力,考法1 分子热运动,例1,【注】能够说明分子做无规则运动的是布朗运动,高考题中常涉及对布朗运动的考查,关键是要弄清布朗运动的本质,山东理综201537(1),5分(多选)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀关于该现象的分析正确的是( ) A混合均匀主要是由于碳粒受重力作用 B混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做
9、无规则运动 C使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速 D墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的,【解析】 墨滴入水,扩而散之,属于扩散现象,主要是由于水分子无规则运动造成的,与碳粒所受重力无关,选项A错误;根据分子动理论,任何分子都永不停息地做无规则运动,在混合均匀的过程中,水分子做无规则运动,而碳粒的运动是布朗运动,布朗运动是水分子无规则运动的表现,故碳粒也做无规则运动,选项B正确;颗粒越小、水温度越高,布朗运动越剧烈,选项C正确;墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子都做无规则运动产生的,选项D错误 【答案】 B、C,例1,考法2 分子力及分子力做功 河北保定2018二模给一
10、定质量的温度为0 的水加热,在水的温度由0 上升到4 的过程中,水的体积随着温度的升高反而减小,我们称之为“反常膨胀”在水反常膨胀的过程中,水分子之间的结构发生变化导致体积减小,所有水分子间的总势能是增大的由此可知,反常膨胀时,水分子之间的作用力表现为_(填“斥力”或“引力”或“平衡”),水分子的平均动能_(填“增大”“减小”或“不变”),例2,【解析】 水反常膨胀时,水分子间的距离减小,分子间表现为斥力,温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增大;因为分子间表现为斥力,当分子间距离减小时,分子力做负功,所以分子势能增大 【答案】斥力、增大,例2,考点39 气体,液体,固体,必备知
11、识 全面把握 核心方法 重点突破 方法3 气体压强的微观意义的理解 方法4 气体实验定律的简单应用 方法5 气体实验定律的图像问题 方法6 理想气体状态方程的应用 方法7 固体和液体 考法例析 成就能力 考法3 气体的状态变化与微观解释 考法4 一定质量的理想气体问题 考法5 一定质量的理想气体的多过程问题,考法例析 成就能力 考法6 气体状态变化中的图像问题 考法7 两部分气体的状态变化问题,必备知识 全面把握,1气体 (1)气体分子运动的特点 分子间距离大约是分子直径的10倍,分子间作用力十分微弱,可忽略不计;分子沿各个方向运动的机会均等;分子速率的分布规律按“中间多、两头少”的统计规律分
12、布 (2)描述气体的状态参量 温度:Tt273 K,温度是分子平均动能的标志 体积:气体分子占据的空间,即气体所充满的容器的容积 压强:微观上取决于分子的平均动能和单位体积内的分子数宏观上取决于气体的温度和体积,(3)三个实验定律,(4)理想气体,在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫理想气体 理想气体状态方程: (5)气体分子运动的规律 温度是分子平均动能的标志对确定的气体而言,温度与分子运动的平均速率有关,温度越高,反映气体分子热运动的平均速率越大 分子的速率按一定的规律分布,呈“中间多,两头少”的分布规律,且这个分布状态与温度有关,温度升高时,平均速率会增大,如图所示,(氧气分
13、子的速率分布图像),(6)气体压强的微观解释 气体压强的产生原因(微观解释) 大量分子频繁地碰撞器壁,对器壁产生持续、均匀的压力,产生压强 影响气体压强的两个因素 a气体分子的平均动能,从宏观上看由气体的温度决定 b单位体积内的分子数,从宏观上看与气体的体积有关 (7)饱和汽与饱和汽压 动态平衡 在相同时间内回到水中的分子数等于离开水面的分子数,这时,水蒸气的密度不再增大,液体水也不再减少,液体与气体之间达到了平衡状态这种平衡是一种动态平衡 饱和汽与未饱和汽 与液体处于动态平衡的蒸汽叫饱和汽没有达到饱和状态的蒸汽叫未饱和汽 饱和汽压 在一定温度下,饱和汽的压强一定,叫饱和汽压未饱和汽的压强小于
14、饱和汽压饱和汽压随温度的升高而增大,与液体的种类有关,与体积无关,(8)空气的湿度 空气的绝对湿度 空气的湿度可以用空气中所含水蒸气的压强来表示,这样表示的湿度叫空气的绝对湿度 空气的相对湿度 用空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比来描述空气的潮湿程度,这样表示的湿度叫空气的相对湿度,2固体 (1)定义 固体是指以固态形式存在的物质的总称,是物质的一种凝聚态 (2)特点 有一定的体积和形状,在外力作用下显示出一定的刚性 固体没有流动性,可压缩性也很小 (3)晶体与非晶体,要判断一种物质是晶体还是非晶体,关键是看有无确定的熔点,有确定熔点的是晶体,无确定熔点的是非晶体 几何外形是指自然
15、生成的形状,若形状规则,是单晶体;若形状不规则,有两种可能,即为多晶体或非晶体,凭此一项不能最终确定物质是否为晶体 从导电、导热等物理性质来看,物理性质各向异性的是单晶体,各向同性的可能是多晶体,也可能是非晶体,3液体,液体的性质介于气体和固体之间液体一方面像固体,具有一定的体积,不易压缩;另一方面又像气体,没有一定的形状,具有流动性 (1)液体表面张力 形成的原因:液体表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大,分子间作用力表现为引力 表面特征:表面层中分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层张紧的弹性薄膜 表面张力的方向:和液面相切,垂直于液面上的各条分界线 表面张力的效果:使液
16、体表面具有收缩的趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,球形表面积最小 (2)浸润与不浸润 一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上,这种现象叫浸润一种液体不会润湿某种固体,也就不会附着在这种固体表面,这种现象叫不浸润 (3)毛细现象 浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,称为毛细现象 (4)液晶 有些化合物像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,人们把这些化合物叫液晶它是一种介于固态和液态之间的中间态物质.,核心方法 重点突破,方法3 对饱和汽压的理解 江苏物理201812A(1)如图所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸
17、在水中纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度当空气温度不变,若一段时间后发现该温度计示数减小,则( ) A空气的相对湿度减小 B空气中水蒸气的压强增大 C空气中水的饱和汽压减小 D空气中水的饱和汽压增大,例1,【解析】 温度计示数减小说明水的蒸发加快,空气中水蒸气的压强减小,选项B错误;因空气的饱和汽压只与温度有关,空气温度不变,所以饱和汽压不变,选项C、D错误;根据相对湿度的定义可知,空气的相对湿度减小,选项A正确 【答案】A,例1,方法4 气体实验定律的简单应用 课标全国201733(2),10分一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb.已知
18、空气在1个大气压、温度T0时的密度为0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g. (1)求该热气球所受浮力的大小; (2)求该热气球内空气所受的重力; (3)设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量,例2,【解析】 【答案】,例2,方法5 气体实验定律的图像问题,例3,课标全国201833(1),5分如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程、到达状态e.对此气体,下列说法正确的是( ) A过程中气体的压强逐渐减小 B过程中气体对外界做正功 C过程中气体从外界吸收了热量 D状态c、d的内能相等 E状态d的压强比状态b的压强小,【解析】,例3,【答案】BDE
19、,方法6 理想气体状态方程的应用,例4,辽宁六校协作体2019届期初考图中竖直圆筒是固定不动的,粗筒横截面积是细筒的4倍,细筒足够长在粗筒中用轻质活塞密闭了一定质量的理想气体,活塞与筒壁间的摩擦不计在6 时,活塞上方的水银深H10 cm,水银上表面与粗筒上端的距离y5 cm,气柱长L15 cm.不计活塞的质量和厚度,已知大气压强p075 cmHg,现对气体缓慢加热 (1)当水银上表面与粗筒上端相平时,求气体的温度T2 (2)当水银的一半被推入细筒中时,求气体的温度T3(结果保留3位有效数字),【解析】,例4,方法7 固体和液体,例5,课标全国201533(1),5分(多选)下列说法正确的是(
20、) A将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 B固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 E在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变,【解析】 一个固体是否是晶体是由分子的空间排列结构决定的,与体积大小无关,将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒仍是晶体,选项A错误;由于单晶体具有各向异性的特点,所以有些晶体在不同方向上有不同的光学性质,选项B正确;有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体,原因是组成它们的原子能够按照
21、不同排列方式形成不同的空间分布,选项C正确;物质是晶体还是非晶体并不是绝对的,在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体,选项D正确;在熔化过程中,晶体要吸收热量,温度不变,分子平均动能不变,分子势能增加,内能增加,选项E错误,例5,【答案】BCD,考法3 气体的状态变化与微观解释题,例1,海南儋州一中2019届统测关于气体的压强,下列说法中正确的是( ) A气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 B气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力 C气体分子热运动的平均动能减小,气体的压强不一定减小 D单位体积的气体分子数增
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