2022年高中物理自主学习同步讲解与训练气体的状态参量 .pdf
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1、气体的状态参量二. 知识要点:(一)气体的状态参量1. 气体的温度(1)温度是表示物体冷热程度的物理量,是分子热运动平均动能的标志。(2)温标、热力学温标。温度的数值表示法叫温标。热力学温标是英国科学家开尔文创立的。单位为开(K),把作为零度,又叫绝对零度,每一度的大小与1大小相等,热力学温度(又称绝对温度)T 与摄氏温度间的关系:。2. 气体的体积(1)气体的体积指气体分子所能达到的空间。在容器内的气体,体积为容器容积。(2)单位:米3(m3)、升( L)、毫升( mL)。3. 气体的压强(1)是由于大量气体分子对器壁频繁地碰撞而产生的。(2)决定因素:单位体积中的分子数:分子的平均动能。(
2、3)单位国际单位为帕斯卡,符号为。其它常用单位:标准大气压(),厘米汞柱(cmHg)。换算:()三. 热学知识点精析:(一)分子动理论要点1. 用阿伏伽德罗常数估算有关物理量阿伏伽德罗常数是宏观物理量(物质的体积V、物质的质量、物质的密度,摩尔体积、摩尔质量M)和微观物理量(分子体积、分子质量、分子数)之间联系的桥梁。(1)分子的质量(2)固体、液体分子的体积(3)分子数例 1 已知水的密度为,摩尔质量是0.018kg/mol ,水分子的直径约为,试由此推算阿伏伽德罗常数的数值(结果保留两位有效数字)。解析: 水的摩尔体积为:一个水分子的体积为:阿伏伽德罗常数为,则:2. 布朗运动名师资料总结
3、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 6 页 - - - - - - - - - 在显微镜下看到悬浮在液体中的花粉颗粒永不停息的无规则运动,颗粒越小,运动越明显;温度越高,运动越剧烈,布朗运动是固体小颗粒的运动,不是液体分子的运动,是液体分子无规则运动的反映。例 2 下列有关布朗运动的说法,正确的是()A. 液体的温度越高,布朗运动越明显B. 液体的温度越低,布朗运动越明显C. 悬浮的颗粒越大,布朗运动越明显D. 悬浮的颗粒越小,布朗运动越明显解析: 布朗运动是微小颗粒因为
4、受到液体或气体分子的无规则不平衡冲撞而被动的无规则运动, 通过它可以显示出液体或气体分子的无规则运动的本质。根据分子动理论, 温度越高, 分子的无规则运动越剧烈,由此引起的微小颗粒的运动也越明显;在此过程中,如果颗粒越小, 体积越小, 则在某一瞬间与它碰撞的分子数也比较少,小颗粒受到各个方向的冲量就显得越不平衡,因此布朗运动就越明显。由此可知,正确选项应为A、D。3. 分子间的相互作用力(1)分子间同时存在着引力和斥力,引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,且斥力比引力减小得快。(2)分子力是分子间引力和斥力的合力,其变化规律为: 当分子之间距离为时,分子引力等于分子斥力,故分子力表现为零 当
5、分子之间距离大于时,分子引力大于分子斥力,分子力表现为引力;且随的增大先增大后减小 当分子之间距离小于时,分子引力小于分子斥力,其分子力表现为斥力。且随的减小而增大。(3)分子力做正功、分子势能减小;分子力做负功,分子势能增大。例 3 如图 1 所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距的关系如图所示,为斥力,为引力,、为轴上的四个特定位置。现把乙分子从点由静止释放,则()A. 乙分子从到做加速运动,由到做减速运动B. 乙分子由到做加速运动,到达时速度最大C. 乙分子由到的过程中,两分子间的势能一直减小D. 乙分子由到的过程中,两分子间的势能一直增加图 1
6、 解析: 乙分子从到的过程,分子之间均表现为引力,显然乙分子始终做加速运动,且到达点时速度最大,故A 错 B 对;乙分子从到的过程中,引力一直做正功,分子势能一直减小,故C 正确;乙分子从到的过程中,引力做正功,分子势能仍在减小,从到的过程中,斥力做负功,分子势能增加,根据这两点分析,故D 错。综上所述,本题正确的选项为B、C。(二)物体的内能要点1. 热力学第一定律的有关计算应用热力学第一定律解题时,要特别注意符号法则的应用;若外界对物体做功,W 取正值;若物体对外界做功, W 取负值,若物体吸热, Q 取正值;若放热,Q 取负植。若,说明内能增大,若,说明内能减小。应用时,要注意特别分清是
7、外界对物体做功,还是物体对外界做功;物体是吸热,还是放热;最后,由的正负确定内能是增大还是减小。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 6 页 - - - - - - - - - 例 4 一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态和初态相比()A. 气体内能一定增大B. 气体内能一定减小C. 气体内能一定不变D. 气体内能是增是减不能确定解析: 做功和热传递是改变物体内能的两种方式,物体的内能是否改变,不仅要看做功情况,还要考虑吸热情况,根据符号法则
8、气体吸热Q 取正值,气体膨胀对外做功W 取负值, Q 和 W 的数值大小不确定,由知,的符号也无法确定,气体内能可能增大也可能减小,也可能不变,故选项D 正确。2. 能的转化和守恒能的转化和守恒是自然界的四大守恒定律之一,应用时注意该定律与其他规律结合的综合应用问题。例 5 如图 2 所示,两端足够长的敞口容器中,有两个可以自由移动的光滑活塞A 和 B,中间密封一定质量的空气,现有一块粘泥C 以的动能沿水平方向飞撞到A 并粘在一起,由于活塞的压缩,使密封气体的内能增加,设A、B、C 质量相等,则密封空气的绝热状态的变化过程中,内能增加的最大值是多少?图 2 解析:本题分两个物理过程:C 与 A
9、 碰撞的过程, AC 压缩气体且通过气体与B 相互作用的过程。A 与 C 碰撞,动量守恒,故可得:A、C 压缩气体且通过气体与B 相互作用的过程,由动量守恒和能的转化和守恒得:解以上三式可得:3. 热力学第二定律的有关问题例 6 根据热力学定律,下列判断正确的是()A. 我们可以利用高科技手段,将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用B. 制造出一种热机,利用浅层海水和深层海水间的温差,将海水的一部分内能转化为机械能,这在原理上是可行的C. 制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气而不引起任何变化D. 满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行答案: 正确选项为B。(三)气体的性质要
10、点1. 温度的意义从宏观上讲,温度是表示物体的冷热程度的物理量。从微观上讲,温度是物体分子平均动能的标志,温度越高,物体内部分子热运动越剧烈。例 7 一房间内,上午10 时的温度为15,下午 2 时的温度为25,假设大气压无变化,则下午 2 时与上午 10 时相比较,房间内的()A. 空气密度增大B. 空气分子的平均动能增大C. 空气分子的速率都增大D. 空气质量增大解析: 本题主要考查温度的微观意义、压强的微观意义以及气体状态参量之间的关系。在温度由15变为 25时,分子的平均动能增大,分子热运动的平均速率增大,但对每一个分子来说,其速率不一定增大。气体的压强决定于两个因素,一是气体分子数密
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