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专题六热学
【命题·热点·突破】
[对应学生用书P70
命题点一分子动理论热力学定律
1.微观量的计算
(I)油膜法估算分子直径:d=VS,其中V为纯油酸体积,S为单分子油膜面积。
(2)分子总数:N=nNa=mMNA=VVmOINA
特别提醒:对气体而言,一个分子的体积V。≠VN。
(3)两种分子模型:①球体模型:V=43πR3;②立方体模型:7=a。
2.分子运动: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别烈,即
平均速率越大,但某个分子的瞬时速率不一定大。
3.分子力、分子势能与分子间距离的关系(如图)
F
力
合边
o
“引
甲
4.理想气体相关三量△U、W、Q的分析思路
(1)内能变化量△U
①由气体温度变化分析AU。温度升高,内能增加,△>0;温度降低,内能减少,△U
<0。
②由公式△U=W+Q分析内能变化。
(2)做功情况W
由体积变化分析气体做功情况。体积膨胀,气体对外界做功,W<0:体积被压缩,外界
对气体做功,W0。
(3)气体吸、放热Q
般由公式Q=△U一W分析气体的吸、放热情况,Q>0,吸热:Q0,放热。
5,对热力学第二定律的理解:热量可以由低温物体传递到高温物体,也可以从单一热源
吸收热量全部转化为功,但会产生其他影响。
厂题组训练
1.(2022山东卷)如图所示,内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,
初始时气缸开口向上放置,活塞处于静止状态,将气缸缓慢转动90过程中,缸内气体()
A.内能增加,外界对气体做正功
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B.内能减小,所有分子热运动速率都减小
C.温度降低,速率大的分子数占总分子数比例减少
D.温度升高,速率大的分子数占总分子数比例增加
解析初始时气缸开口向上,活塞处于平衡状态,气缸内外气体对活塞的压力差与活塞
的重力平衡,则有1一P%)s=mg,气缸在缓慢转动的过程中,气缸内外气体对活塞的压力差
大于重力沿气缸壁的分力,故气缸内气体缓慢的将活塞往外推,最后气缸水平,缸内气压等
于大气压。气缸、活塞都是绝热的,故缸内气体与外界没有发生热传递,气缸内气体压强作
用将活塞往外推,气体对外做功,根据热力学第一定律△U=Q十W得:气体内能减小,故缸
内理想气体的温度降低,分子热运动的平均速率减小,并不是所有分子热运动的速率都减小,
AB错误:气体内能减小,缸内理想气体的温度降低,分子热运动的平均速率减小,故速率
大的分子数占总分子数的比例减小,C正确,D错误。
答案C
2.(多选)(2022全国甲卷,节选)
一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如卫-T图上从a到b的线段所示。在
此过程中()
A.气体一直对外做功
B.气体的内能一直增加
C.气体一直从外界吸热
D.气体吸收的热量等于其对外做的功
E.气体吸收的热量等于其内能的增加量
解析因从a到b的p-T图像过原点,由pVT=C可知从a到b气体的体积不变,则从a
到b气体不对外做功,选项A错误:
因从a到b气体温度升高,可知气体内能增加,选项B正确:
因W=0,△>0,根据热力学第一定律
△U=W+Q
可知,气体一直从外界吸热,且气体吸收的热量等于内能增加量,选项C、E正确,D
错误。
故选BCE。
答案BCE
3.(多选)(2022湖南卷,节选)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图,一冷热
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气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切
向流入涡流室中,然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进,分子热运动速率较小的气体分
子将聚集到环形管中心部位,而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。
气流到达分离挡板处时,中心部位气流与分离挡板碰撞后反向,从A端流出,边缘部位气流
从B端流出。下列说法正确的是(
喷嘴
B端
A垌
涡流室
环形管
分离挡板
A.A端为冷端,B端为热端
B.A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的
C.A端流出的气体内能一定大于B端流出的
D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律,但违背了热力学第二定律
E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律,也满足热力学第二定律
解析依题意,中心部位为热运动速率较低的气体,与挡板相作用后反弹,从A端流出,
而边缘部分热运动速率较高的气体从B端流出:同种气体分子平均热运动速率较大、其对应
的温度也就较高,所以A端为冷端、B端为热端,故A正确:依题意,A端流出的气体分子