第十一章热学[选修3-3] 高考研究 GA①RA① YANJIILU (教师用书独具) 三年高考考点统计与分析 在新课标省区的高考中,对热学部分的考查是在选做题部分出现,考查的知识点不会面 面俱到,一般情况下只重点考查某几个知识点,如分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、理 想气体状态方程、热力学第一定律等,从近三年的高考考点分析来看,高考在本章中命题形 式既有选择题,也有填空、计算题,为了增加考题对知识点的覆盖面,计算题形式的命题 多是一个情境下的多个设问,也有以混合题型出现的命题形式 二、2014年高考考情预测 预计在2014年高考中,对热学的考查仍集中在上述知识点上,气体部分有定量计算题, 其他部分主要以定性分析的题目出现 [备课札记] 第十一章热学[选修3-3 「学习目标定位] 考纲下载 考情上线 分子动理论的基本观点和实验依据 阿伏加德罗常数(I) 高考高考对本章内容的要求偏 3.气体分子运动速率的统计分布(I) 4.温度是分子平均动能的标志、内能(I) 地位低,题型多样,难度不大。 5.固体的微观结构、晶体和非晶体(I)
1 第十一章 热 学[选修 3－3] 一、三年高考考点统计与分析 在新课标省区的高考中，对热学部分的考查是在选做题部分出现，考查的知识点不会面 面俱到，一般情况下只重点考查某几个知识点，如分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、理 想气体状态方程、热力学第一定律等，从近三年的高考考点分析来看，高考在本章中命题形 式既有选择题，也有填空、计算题，为了增加考题对知识点的覆盖面，计算题形式的命题 多是一个情境下的多个设问，也有以混合题型出现的命题形式。 二、2014 年高考考情预测 预计在 2014 年高考中，对热学的考查仍集中在上述知识点上，气体部分有定量计算题， 其他部分主要以定性分析的题目出现。 [备课札记] 第十一章 热 学[选修 3－3] [学习目标定位] 考 纲 下 载 考 情 上 线 1.分子动理论的基本观点和实验依据 (Ⅰ) 2．阿伏加德罗常数 (Ⅰ) 3．气体分子运动速率的统计分布 (Ⅰ) 4．温度是分子平均动能的标志、内能 (Ⅰ) 5．固体的微观结构、晶体和非晶体 (Ⅰ) 高考 地位 高考对本章内容的要求偏 低，题型多样，难度不大
6.液晶的微观结构(I) 7.液体的表面张力现象(I) 8.气体实验定律(I) 1.分子动理论、热力学定 9.理想气体(I) 律、能量守恒等是高考的 10.饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压(I) 考点热点 11.相对湿度(I) 布设2.气体实验定律与热力学 12.热力学第一定律(I) 定律的综合考查在高考中 13.能量守恒定律(I) 经常出现 14.热力学第二定律(I) 实验十二:用油膜法估测分子的大小 第1单元 分子动理论内能 必备知识要打牢 抓双基 固本源 得基础分 掌握程度 知识点一 分子动理论 想 在国际单位制中,金属铝的密度为p,它的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为MA,则1 m3和1kg铝所含铝原子的个数分别是多少?1个铝原子的质量和占有的体积分别是多少? 提示]由密度p和摩尔质量M可求铝的摩尔体积V=M故1m钥所含原子个数为 ,1kg铝所含原子个数为AA1个铝原子质量为x,1个铝原子占有的体积为= 记一记] 1.物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 ①分子的直径(视为球模型):数量级为1010m。 ②分子的质量:数量级为10-26kg。 (2)阿伏加德罗常数 ①lmol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA=602×1023mol- ②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。 2.分子永不停息地做无规则运动
2 6．液晶的微观结构 (Ⅰ) 7．液体的表面张力现象 (Ⅰ) 8．气体实验定律 (Ⅰ) 9．理想气体 (Ⅰ) 10．饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压 (Ⅰ) 11．相对湿度 (Ⅰ) 12．热力学第一定律 (Ⅰ) 13．能量守恒定律 (Ⅰ) 14．热力学第二定律 (Ⅰ) 实验十二：用油膜法估测分子的大小 考点 布设 1.分子动理论、热力学定 律、能量守恒等是高考的 热点。 2．气体实验定律与热力学 定律的综合考查在高考中 经常出现。 第 1 单元 分子动理论__内能 分子动理论 [想一想] 在国际单位制中，金属铝的密度为 ρ，它的摩尔质量为 M，阿伏加德罗常数为 NA，则 1 m3 和 1 kg 铝所含铝原子的个数分别是多少？1 个铝原子的质量和占有的体积分别是多少？ [提示] 由密度 ρ 和摩尔质量 M 可求铝的摩尔体积 V＝ M ρ ，故 1 m3 铝所含原子个数为1 V NA＝ ρNA M ，1 kg 铝所含原子个数为1 M NA,1 个铝原子质量为M NA ，1 个铝原子占有的体积为V NA ＝ M ρNA 。 [记一记] 1．物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 ①分子的直径(视为球模型)：数量级为 10－10 m。 ②分子的质量：数量级为 10－26 kg。 (2)阿伏加德罗常数 ①1 mol 的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取 NA＝6.02×1023 mol－1。 ②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。 2．分子永不停息地做无规则运动
(1)扩散现象 ①定义:不同物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。 ②实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的 无规则运动产生的 (2)布朗运动 ①定义:悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动叫做布朗运动 ②特点:永不停息,无规则;颗粒越小,温度越高,布朗运动越显著 ③布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即固体颗粒的运动,布朗运动的无 规则性是液体(气体)分子运动无规则性的反映。 (3)热运动 分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越激烈。分子永不停息地无规则运 动叫做热运动。 3.分子间同时存在引力和斥力 (1)物质分子间存在空隙,分子间的引力和斥力是同时存在的,实际表现出的分子力是 引力和斥力的合力。 (2)分子力随分子间距离变化的关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减 小,随分子间距离的减小而增大,但斥力比引力变化的块 3)分子力与分子间距离关系图线 由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图11-1-1所示)可知: 图11-1-1 当r=n0时,F引=F斥,分子力为0 当P时,F驴>F斥,分子力表现为引力 当r时,F明<F斥,分子力表现为斥力 当分子间距离大于10(约为10m)时,分子力很弱,可以忽略不计。 4.统计规律 由于物体是由数量极多的分子组成的,这些分子并没有统一的运动步调,单独来看,各 个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的,但从总体来看,大量分子的运动却有一定的规 律,这种规律叫做统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配 [试一试] 1如图11-1-2所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子沿x轴运动,两分子间的分
3 (1)扩散现象 ①定义：不同物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。 ②实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的 无规则运动产生的。 (2)布朗运动 ①定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动叫做布朗运动。 ②特点：永不停息，无规则；颗粒越小，温度越高，布朗运动越显著。 ③布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即固体颗粒的运动，布朗运动的无 规则性是液体(气体)分子运动无规则性的反映。 (3)热运动 分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈。分子永不停息地无规则运 动叫做热运动。 3．分子间同时存在引力和斥力 (1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是 引力和斥力的合力。 (2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减 小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化的快。 (3)分子力与分子间距离关系图线 由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图 11－1－1 所示)可知： 图 11－1－1 当 r＝r0 时，F 引＝F 斥，分子力为 0； 当 r>r0 时，F 引>F 斥，分子力表现为引力。 当 r<r0 时，F 引<F 斥，分子力表现为斥力。 当分子间距离大于 10r0(约为 10－9 m)时，分子力很弱，可以忽略不计。 4．统计规律 由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各 个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规 律，这种规律叫做统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配。 [试一试] 1.如图 11－1－2 所示，甲分子固定在坐标原点 O，乙分子沿 x 轴运动，两分子间的分
子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为-E0。若 两分子所具有的总能量为0,则下列说法中正确的是() 图11-1-2 A.乙分子在P点(x=x)时,加速度最大 B.乙分子在P点(x=x2)时,其动能为E C.乙分子在Q点(x=x1)时,处于平衡状态 D.乙分子的运动范围为x≥x1 解析:选BDx处分子势能最小,则分子动能最大,分子力为0,加速度为0,故选 项A错,B正确;因x处分子力不为0,故不是平衡状态,选项C错误;在x处因分子势 能为零,故分子动能为零,速度为零,故乙分子会沿原路返回,故选项D正确 识点三 温度、温标与物体的内能 「想一想] 物体内分子的平均动能、分子势能以及内能,在宏观上分别由什么决定? 「提示]物体分子的平均动能由温度决定;分子势能由物体的体积决定;物体的内能跟 物体的温度和体积都有关系。 [记一记] 1.温度 两个系统处于热平衡时,它们具有某个“共同的热学性质”,我们把表征这一“共同热 学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度 2.两种温标 摄氏温标和热力学温标 关系:T=t+273.15K 3.分子的动能 (1)分子动能是分子热运动所具有的动能。 (2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,温度是分子热运动的平 均动能的标志 (3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和
4 子势能 Ep 与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为－E0。若 两分子所具有的总能量为 0，则下列说法中正确的是( ) 图 11－1－2 A．乙分子在 P 点(x＝x2)时，加速度最大 B．乙分子在 P 点(x＝x2)时，其动能为 E0 C．乙分子在 Q 点(x＝x1)时，处于平衡状态 D．乙分子的运动范围为 x≥x1 解析：选 BD x2 处分子势能最小，则分子动能最大，分子力为 0，加速度为 0，故选 项 A 错，B 正确；因 x1 处分子力不为 0，故不是平衡状态，选项 C 错误；在 x1 处因分子势 能为零，故分子动能为零，速度为零，故乙分子会沿原路返回，故选项 D 正确。 温度、温标与物体的内能 [想一想] 物体内分子的平均动能、分子势能以及内能，在宏观上分别由什么决定？ [提示] 物体分子的平均动能由温度决定；分子势能由物体的体积决定；物体的内能跟 物体的温度和体积都有关系。 [记一记] 1．温度 两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热 学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。 2．两种温标 摄氏温标和热力学温标。 关系：T＝t＋273.15_K。 3．分子的动能 (1)分子动能是分子热运动所具有的动能。 (2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平 均动能的标志。 (3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和
4.分子的势能 (1)意义:由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的相对位置决定的能 (2)分子势能的决定因素 微观上——决定于分子间距离和分子排列情况; 宏观上—决定于体积和状态 5.物体的内能 (1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,是状态量 (2)对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定。 (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。 [试一试] 2.1g100℃的水和1g100℃的水蒸气相比较,下列说法正确的是() A.分子的平均动能和分子的总动能都相同 B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同 C.内能相同 D.1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能 解析:选AD温度相同则它们的分子平均动能相同;又因为1g水和1g水蒸气的分 子数相同,因而它们的分子总动能相同,A正确、B错误;当100℃的水变成100℃的水蒸 气时,分孑间距离变大,分子力做负功、分子势能增加,该过程吸收热量,所以1g100℃ 的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能,C错误、D正确。 即点三 热力学定律与能量守恒 「想一想] 蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转 化,我们把这些气体称为工质。某热机经过一个循环后,工质从高温热源吸热Q,对外做 功W,又向低温热源放热Ω2,工质完全恢复初始状态,内能没有变化。根据热力学第一定 律,在工质的一个循环中,Q、Q2、W三者之间满足的关系?热机的效率不可能达到100% 从能量转化的角度说明了什么? [提示]Ω1-Ω=W,说明内能不能完全转化为机械能。 [记一记] 1.热力学第一定律 (1)改变物体内能的两种方式
5 4．分子的势能 (1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。 (2)分子势能的决定因素 微观上——决定于分子间距离和分子排列情况； 宏观上——决定于体积和状态。 5．物体的内能 (1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量。 (2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。 (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。 [试一试] 2．1 g 100 ℃的水和 1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下列说法正确的是( ) A．分子的平均动能和分子的总动能都相同 B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同 C．内能相同 D．1 g 100 ℃的水的内能小于 1 g 100 ℃的水蒸气的内能 解析：选 AD 温度相同则它们的分子平均动能相同；又因为 1 g 水和 1 g 水蒸气的分 子数相同，因而它们的分子总动能相同，A 正确、B 错误；当 100 ℃的水变成 10 0 ℃的水蒸 气时，分子间距离变大，分子力做负功、分子势能增加，该过程吸收热量，所以 1 g 100 ℃ 的水的内能小于 1 g 100 ℃的水蒸气的内能，C 错误、D 正确。 热力学定律与能量守恒 [想一想] 蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转 化，我们把这些气体称为工质。某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热 Q1 ，对外做 功 W，又向低温热源放热 Q2，工质完全恢复初始状态，内能没有变化。根据热力学第一定 律，在工质的一个循环中，Q、Q2、W 三者之间满足的关系？热机的效率不可能达到 100%， 从能量转化的角度说明了什么？ [提示] Q1－Q2＝W，说明内能不能完全转化为机械能。 [记一记] 1．热力学第一定律 (1)改变物体内能的两种方式：
①做功;②热传递 (2)热力学第一定律 ①内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的 和 ②表达式:△U=Q+W 2.热力学第二定律 (1)热力学第二定律的两种表述: ①克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 ②开尔文表述: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。或 表述为“第二类永动机是不可能制成的。” (2)用熵的概念表示热力学第二定律 在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小(填“增大”或“减小”) (3)热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 3.能量守恒定律 (1)能量守恒定律 能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从 个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。 (2)能源的利用 ①存在能量耗散和品质下降。 ②重视利用能源时对环境的影响 ③要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等) [试一试] 3.关于热力学定律,下列说法正确的是() A.在一定条件下物体的温度可以降到0K B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 C.吸收了热量的物体,其内能一定增加 D.压缩气体总能使气体的温度升高 解析:选B0K是绝对零度,不可能达到,A项错;由热力学第一定律可知,C、 选项错;故选B。 高频考点要通关 攻重点 得拔高分 掌握程度 AOPIN KAODIAN YAO TONGGUAN 抓考点 6
6 ①做功；②热传递。 (2)热力学第一定律 ①内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的 和。 ②表达式：ΔU＝Q＋W。 2．热力学第二定律 (1)热力学第二定律的两种表述： ①克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 ②开尔文表述：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。或 表述为“第二类永动机是不可能制成的。” (2)用熵的概念表示热力学第二定律 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小(填“增大”或“减小”)。 (3)热力学第二定律的微观意义 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。 3．能量守恒定律 (1)能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从 一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 (2)能源的利用 ①存在能量耗散和品质下降。 ②重视利用能源时对环境的影响。 ③要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等)。 [试一试] 3．关于热力学定律，下列说法正确的是( ) A．在一定条件下物体的温度可以降到 0 K B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 C．吸收了热量的物体，其内能一定增加 D．压缩气体总能使气体的温度升高 解析：选 B 0 K 是绝对零度，不可能达到，A 项错；由热力学第一定律可知，C、D 选项错；故选 B
微观量的估算 1分子模型 物质有固态、液态和气态三种情况,不同物态下应将分子看成不同的模型 (1)固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球形或立方体形,如图11 所示,分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,所以在=(球体模型)或d=(立方 体模型)。 球形分子模型立方体形分子模型 图11-1-3 (2)气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以气体分子的大小不 等于分子所占有的平均空间。如图11-1-4所示,此时每个分子占有的空间视为棱长为d 的立方体,所以d=VV 气体分子模型 图11-1-4 2.微观量 分子体积、分子直径d、分子质量m。 3.宏观量 物体体积V、摩尔体积Vm、物体的质量M、摩尔质量Mml、物体的密度p。 4.关系 (1)分子的质量:m=4m=m (2)分子的体积:0=m=Mm 对气体,表示分子占据的空间 (3)物体所含的分子数:n NA,或n Na 例1(2012云南部分名校联考)“水立方”国家游泳中心是北京为2008年夏季奥运会 修建的主游泳馆。水立方游泳馆共有8条泳道的国际标准比赛用游泳池,游泳池长50m、 宽25m、水深3m。设水的摩尔质量为M=1.8×102kg/mol,试估算该游泳池中水分子数 尝试解题]
7 微观量的估算 1.分子模型 物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型。 (1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图 11－1－3 所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以 d＝ 3 6V π (球体模型)或 d＝ 3 V(立方 体模型)。 图 11－1－3 (2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不 等于分子所占有的平均空间。如图 11－1－4 所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为 d 的立方体，所以 d＝ 3 V。 图 11－1－4 2．微观量 分子体积 V0、分子直径 d、分子质量 m。 3．宏观量 物体体积 V、摩尔体积 Vmol、物体的质量 M、摩尔质量 Mmol、物体的密度 ρ。 4．关系 (1)分子的质量：m＝ Mmol NA ＝ ρVmol NA 。 (2)分子的体积：V0＝ Vmol NA ＝ Mmol ρNA 。对气体，V0 表示分子占据的空间。 (3)物体所含的分子数：n＝ V Vmol ·NA＝ M ρVmol ·NA，或 n＝ M Mmol ·NA＝ ρV Mmol ·NA。 [例1] (2012·云南部分名校联考)“水立方”国家游泳中心是北京为2008年夏季奥运会 修建的主游泳馆。水立方游泳馆共有 8 条泳道的国际标准比赛用游泳池，游泳池长 50 m、 宽 25 m、水深 3 m。设水的摩尔质量为 M＝1.8×10－2 kg/mol，试估算该游泳池中水分子数。 [尝试解题]
游泳池中水体积V=50×25×3m3=3750m3,质量m=p=1.0×10×3750kg= 375×10°kg,物质的量为n=m/M=2.1×108mol,该游泳池中水分子数N=nNA= 2.1×108×6×1023=126×1032 答案]1.26×1032 分子力、分子势能与分子间距离的关系 1分子力与分子势能 名称 分子间的相互作用力F分子势能Ep与分子间距的关系 项目 图象 F和F斥都随距离的增大|r增大,斥力做正功,分子势能 而减小,随距离的减小而增减少 rF斥,F表现为引|r减小,引力做正功,分子势能 变化 力 减少 情况 r-o 分子势能最小,但不为零 F和F斥都已十分微弱,可 r10(0-9m)|以认为分子间没有相互作分子势能为零 用力 [例2]下列关于分子力和分子势能的说法中,正确的是() A.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B.当分子力表现为引力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 [尝试解题]
8 游泳池中水体积 V＝50×25×3 m3＝3 750 m3，质量 m＝ρV＝1.0×103×3 750 kg＝ 3.75×106 kg，物质的量为 n＝m/M＝2.1×108 mol，该游泳池中水分子数 N＝nNA＝ 2.1×108×6×1023＝1.26×1032。 [答案] 1.26×1032 分子力、分子势能与分子间距离的关系 1.分子力与分子势能 名称 项目 分子间的相互作用力 F 分子势能 E p 与分子间距的关系 图象 随分 子间 距的 变化 情况 rr0 F 引和 F 斥都随距离的增大 而减小，随距离的减小而增 大，F 引>F 斥，F 表现为引 力 r 增大，引力做负功，分子势能 增加 r 减小，引力做正功，分子势能 减少 r＝r0 F 引＝F 斥，F＝0 分子势能最小，但不为零 r>10r0 (10－9m) F 引和 F 斥都已十分微弱，可 以认为分子间没有相互作 用力 分子势能为零 [例 2] 下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是( ) A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 [尝试解题]
当分子间距为υ时为平衡位置,当P时分子间表现为引力,且其随r的增大而先增 大后减小,一直做负功,分子势能增大,故A、B错;当κ灬时分子间表现为斥力,且分子 力随着r的减小而增大,当r减小时分子力做负功,分子势能增大,故选项C正确,D错. 答案]C 规律总结:::: (1)分子势能在平衡位置有最小值,无论分子间距离如何变化,靠近平衡位置,分子势 能减小,反之增大 (2)判断分子势能的变化有两种方法: ①看分子力的做功情况 ②直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断,但要注意其和分子力与分子间距离的 关系图线的区别。 热力学定律的应用 1对热力学第一定律的理解 (1)热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的,而且给 出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式,应用时功、内能、热 量的单位应统一为国际单位焦耳。 2)对公式△U=Q+W符号的规定: 符号 W AU +「外界对物体做功「物体吸收热量十内能增加 物体对外界做功物体放出热量内能减少 (3)几种特殊情况: ①若过程是绝热的,则Q=0,W=△U,外界对物体做的功等于物体内能的增加; ②若过程中不做功,即W=0,,则Q=△U,物体吸收的热量等于物体内能的增加 ③若过程的始末状态物体的内能不变,即△U=0,则W+Q=0或W=-Q,外界对物 体做的功等于物体放出的热量 (4)应用注意事项 ①应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统 ②应用热力学第一定律计算时,要依照符号法则代入数据,对结果的正、负也同样依照 规则来解释其意义; ③分析此类问题需要注意两点,“绝热”说明与外界没有热交换,气体向真空扩散时对
9 当分子间距为 r0 时为平衡位置，当 r>r0 时分子间表现为引力，且其随 r 的增大而先增 大后减小，一直做负功，分子势能增大，故 A、B 错；当 r<r0 时分子间表现为斥力，且分子 力随着 r 的减小而增大，当 r 减小时分子力做负功，分子势能增大，故选项 C 正确，D 错。 [答案] C (1)分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，靠近平衡位置，分子势 能减小，反之增大。 (2)判断分子势能的变化有两种方法： ①看分子力的做功情况。 ②直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的 关系图线的区别。 热力学定律的应用 1.对热力学第一定律的理解 (1)热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的，而且给 出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时功、内能、热 量的单位应统一为国际单位焦耳。 (2)对公式 ΔU＝Q＋W 符号的规定： 符号 W Q ΔU ＋ 外界对物体做功 物体吸收热量 内能增加 － 物体对外界做功 物体放出热量 内能减少 (3)几种特殊情况： ①若过程是绝热的，则 Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加； ②若过程中不做功，即 W＝0，，则 Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加； ③若过程的始末状态物体的内能不变，即 ΔU＝0，则 W＋Q＝0 或 W＝－Q，外界对物 体做的功等于物体放出的热量。 (4)应用注意事项： ①应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统； ②应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正、负也同样依照 规则来解释其意义； ③分析此类问题需要注意两点，“绝热”说明与外界没有热交换，气体向真空扩散时对
外不做功 2.对热力学第二定律的理解 (1)在热力学第二定律的表述中,“自发地”、“不产生其他影响”的涵义 ①“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量的帮 ②“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境 不产生热力学方面的影响,如吸热、放热、做功等。 (2)热力学第二定律的实质: 热力学第二定律的每一种表述,都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,进而使人们 认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 (3)热力学过程方向性实例: ①高温物体 热量O能自发传给 低温物体 热量Q不能自发传给 ②功 能自发地完全转化为 不能自发地且不能完全转化为 热 能自发膨胀到 ③气体体积V1不能自发收缩到 气体体积V2(较大) ④不同气体A和B 能自发混合成 不能自发分离成 混合气体AB 例3](2012·新课标全国卷)关于热力学定律,下列说法正确的是 A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量 B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加 C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 D.不可能使热量从低温物体传向高温物体 E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 尝试解题] 改变内能的方法有做功和热传递两种,所以为了增加物体的内能,必须对物体做功或向 它传递热量,选项A正确;对物体做功的同时物体向外界放热,则物体的内能可能不变或 减小,选项B错误;根据热力学第二定律可知,在对外界有影响的前提下,可以从单一热 源吸收热量,使之完全变为功,选项C正确;在有外界做功的条件下,可以使热量从低温 物体传递到高温物体,选项D错误;根据热力学第二定律可知,选项E正确。 答案]ACE
10 外不做功。 2．对热力学第二定律的理解 (1)在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义： ①“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮 助； ②“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境 不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。 (2)热力学第二定律的实质： 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们 认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。 (3)热力学过程方向性实例： ①高温物体 热量Q能自发传给 热量Q不能自发传给 低温物体 ②功 能自发地完全转化为 不能自发地且不能完全转化为 热 ③气体体积 V1 能自发膨胀到 不能自发收缩到 气体体积 V2(较大) ④不同气体 A 和 B 能自发混合成 不能自发分离成 混合气体 AB [例 3] (2012·新课标全国卷)关于热力学定律，下列说法正确的是________。 A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量 B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 [尝试解题] 改变内能的方法有做功和热传递两种，所以为了增加物体的内能，必须对物体做功或向 它传递热量，选项 A 正确；对物体做功的同时物体向外界放热，则物体的内能可能不变或 减小，选项 B 错误；根据热力学第二定律可知，在对外界有影响 的前提下，可以从单一热 源吸收热量，使之完全变为功，选项 C 正确；在有外界做功的条件下，可以使热量从低温 物体传递到高温物体，选项 D 错误；根据热力学第二定律可知，选项 E 正确。 [答案] ACE