解决热学理想气体变质量问题 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

本高中物理单元复习课件系统梳理了热学中物质的微观结构、分子模型、气体实验定律及理想气体状态方程，通过从微观到宏观的逻辑脉络，结合化学中气体摩尔体积、阿伏伽德罗定律等内容，构建物理与化学跨学科的知识网络，帮助学生理解物质状态差异的本质及气体性质的内在联系。 其亮点在于注重科学思维中的模型建构与跨学科整合，如通过固体液体分子球体模型、气体立方体模型建立微观认知，结合“水杯气体变质量”“柴油机循环过程”等例题培养科学推理能力。分层设计从基础练习到高考真题，帮助学生巩固知识，教师可精准把握学情，提升复习效率。

解决热学理想气体变质量问题 从微观世界出发——打通物理与化学的底层逻辑 固态 (Solid State) • 微观：分子有序紧密堆积，仅在平衡位置振动 • 宏观：形状体积固定，硬度大 • 本质：分子间作用力极强 液态 (Liquid State) • 微观：间距稍大无序，可相对滑动移动 • 宏观：无定形但有体积，具流动性 • 本质：分子间作用力较弱 气态 (Gaseous State) • 微观：间距极大，高速无规则自由运动 • 宏观：无定形体积，具强压缩性 • 本质：分子间作用力极微弱 “为什么同样是由分子构成的物质，在相同的常温常压下，形态却截然不同？” 💡 物理视角 (What) 物质状态不同，是因为其微观结构排列、分子运动方式存在差异。 🧪 化学本质 (Why) 根本原因在于分子间作用力强弱、化学键类型以及内部能量高低的差异。 打破学科壁垒 · 统一微观视角 用同一套微观语言，打通物理热学与化学的底层逻辑 1.7.2013 ‹#› 分子模型的建立 ①固体、液体 小球模型 d d d d 因为固体和液体分子之间排列较紧密，分子间的缝隙较小，一般将固体、液体分子当成球体。设固体或液体分子的体积为V0，分子的直径为d，摩尔体积为Vm ，则有 一、物体是由大量分子组成的 ②气体 立方体模型 d d d 立方体模型：在计算气体分子大小时，把每个分子和其占有的空间当作一个小立方体，气体分子位于每个立方体的中心，这个小立方体的边长等于分子间的平均距离.即： 注意： ①不论把分子看成球体还是看成立方体,都只是一种简化的模型，是一种近似的处理方法。分子直径的数量级都是10-10m 。 ②分子体积V0的意义: 对于固体和液体指分子的体积，对于气体则指每个分子所占据空间的体积。 一、物体是由大量分子组成的 常用关系式 （V0为气体分子所占据空间的体积） 若是气体：V0是气体分子所占空间 ⑦物质 球体 立方体 ①分子 ②分子（适用于固体和液体） ③物体或 ④ (只适用于固体、液体) ⑤气体分子间的平均距离 ⑥固体、液体分子直径: 固体、液体体积 决定 决定 气体体积 物质的体积 粒子数目 粒子间距 粒子大小 化学中 决定物质体积大小的因素 决定物质体积大小的因素 【小结】 1mol固体或液态体积不同的主要原因是： 粒子大小不同 1mol气体体积不同的主要原因是： 分子间距离不同 课堂练习 1.把冰分子看成一个球体，不计冰分子之间空隙，则由冰的 ， 冰的摩尔质量M=18g/mol，可估算得冰分子直径的数量级是（ B ） A.10-8m B. 10-10m C. 10-12m D. 10-14m 理想建模 在用油膜法测定分子的直径时，实际上: ②把分子看成球形. ①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层. ③油分子一个紧挨一个整齐排列; 分子之间的间隙不能求出，这部分体积算进了油膜的体积中，因此该实验的误差较大，只是估算出油酸分子直径的大小。 二 气体实验定律和理想气体状态方程 1.物理中理想气体的“三定律、一方程” PV=CT 固体、液体体积 决定 受温度和压强影响 对于粒子数相同的气体来说，如果温度和压强相同，则微粒间的平均距离基本相同，体积也就相同。 ★实验证明：同温同压时，任何气体粒子之间的距离可以看成是相等，故同温同压时，1mol气体的体积几乎相等。 物质的体积 粒子数目 粒子大小 粒子间距 T 升高， P 增大， 气体体积变大 气体体积变小 决定 气体体积 2.化学中气体的摩尔体积 标准状况下的气体摩尔体积示意图 22.4L (标准状况） 6.02×1023 分子 特例：标准状况下： Vm=22.4L/mol 条件： 对象： 物质的量： 数值： 要点 标准状况 1mol 约为22.4L/mol 任何气体 （包括混合气体） 温度（0℃、273K）． 压强（101KPa、1.01×105Pa) 02 气体摩尔体积 A.气体摩尔体积 1.概念：单位物质的量的气体所占有的体积叫气体摩尔体积。（可理解成1mol气体的体积。） 2.符号：Vm 3.公式： 4.常用单位：（L/mol或L·mol-1） 02 气体摩尔体积 Vm= V n ______ 5.注意事项 （1）适用范围：气态物质，可以是单一气体，也可是混合气体，注意混合气体之间不能发生反应。 （2）物质在标准状况下为气体，若不是气体或非标准状况均不能用22.4 L·mol－1进行计算。 （3）1 mol气体在非标准状况下的体积，可能是22.4 L，也可能不是22.4 L。 （4）标况下不是气体的常见物质：H2O、SO3、酒精、CCl4、苯、HF等。 02 气体摩尔体积 A、气体摩尔体积 1.概念： 在相同的温度和压强下，相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。 适用于气体，可以是单一气体，也可以是混合气体， 对固体和液体不适用。 2.适用范围： P为压强，V为体积，n为物质的量，T为温度，R为常数 理想气体方程式：PV=nRT B、阿伏伽德罗定律 03 阿伏伽德罗定律 从PV=nRT可以得出： P、V、n、T四个变量中，如果固定其中两个变量的值，另两个变量会怎样？ 另两个一定成比例！ 例1．一水杯的杯口横截面积为20cm²，杯盖重力为0.4N，在温度为27℃的室内将杯盖盖上，杯盖和杯口间由于有少量水，使杯内封闭了一定质量的气体。已知大气压强为1.0×10⁵Pa，室外温度12℃。求： (1)如果将杯拿到室外竖直放置一段时间达到热平衡后，杯内气体压强为多少？至少需要多大的力可以将杯盖向上取走？ (2)在室外将杯盖打开，稳定后杯内气体与原来在室内时杯内气体质量的比是多少？ 例2 为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液。如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为，护士用注射器将体积为0.04mL、压强为的气体注入药瓶（瓶内外温度相同且始终保持不变，气体视为理想气体），求： （1）此时药瓶内气体的压强。 （2）若再次将体积为0.04mL、压强为的气体注入药瓶，此时药瓶内气体的压强。 (多选)(2024·新课标卷)如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程(过程中气体不与外界交换热量)，2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是 A.1→2过程中，气体内能增加 B.2→3过程中，气体向外放热 C.3→4过程中，气体内能不变 D.4→1过程中，气体向外放热 例7 √ √ 化学 反 应 热 1.体系与环境 以盐酸与NaOH溶液的反应为例 环境 体系 T2 ＞ T1 T2 T1 体系与环境之间存在_______交换。 能量 因温度不同， 热传递 化学 反 应 热 2.反应热： 等温条件下，化学反应体系向环境释放或吸收的热量,称为 化学反应的热效应，简称反应热。 量热计 简易量热计示意图 如何测定反应放出的热量？ 反应前后体系的温度相等 许多反应热可以通过量热计直接测定。在反应前后,如果环境的温度没有变化,则反应放出的热量就会使体系的温度升高,这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。 Q = m ×C × Δt Q：放出的热量。 m：反应混合液的质量。 C：反应混合液的比热容。 Δt：反应前后溶液温度的差值 单位：kJ m=ρV, ρ≈ρ水=1.0g/mL c≈c水=4.18J/(g∙℃) Δt 应多次测量取平均值 反应热的测定原理 24 谢 谢 观 看 ！ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 $