2024版高考物理二轮复习专题6热学原子物理第15讲热学课件

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“必备知识”解读 一、分子动理论及热力学定律1.估算问题
2.反映分子热运动规律的两个实例(1)布朗运动：悬浮在液体或气体中的固体小颗粒做无规则、永不停息地运动，与颗粒大小、温度有关。(2)扩散现象：产生原因是分子永不停息地做无规则运动，与温度有关。
3.对热力学定律的理解(1)热力学第一定律ΔU＝Q＋W，其中W和Q的符号可以这样确定：只要对内能增加有正贡献的就为正值。(2)对热力学第二定律的理解：热量可以由低温物体传到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但这些过程不可能自发进行而不产生其他影响。
二、气体实验定律和理想气体状态方程
“关键能力”构建 一、两种模型
二、应用热力学第一定律的看到与想到1.看到“绝热过程”，想到Q＝0，则W＝ΔU。2.看到“等容过程”，想到W＝0，则Q＝ΔU。3.对于理想气体看到“等温过程”，想到ΔU＝0，则W＋Q＝0。
〔真题研究1〕 (2023·海南高考卷)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是( 　　)A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大C．分子势能在r0处最小D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小
题型1　分子动理论、内能
【解析】　分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。故选C。
〔对点训练〕1. (2023·福建南平质检)福建南平茶文化久负盛名，“风过武夷茶香远”“最是茶香沁人心”。人们在泡大红袍茶时茶香四溢，下列说法正确的是( 　　)A．茶香四溢是扩散现象，说明分子间存在着相互作用力B．茶香四溢是扩散现象，泡茶的水温度越高，分子热运动越剧烈，茶香越浓C．茶香四溢是布朗运动现象，说明分子间存在着相互作用力D．茶香四溢是布朗运动现象，说明分子在永不停息地做无规则运动
【解析】　“茶香四溢”是扩散现象，故C、D错误；茶香四溢是因为茶水的香味分子不停地做无规则的运动，扩散到空气中，故A错误；物体温度越高，分子的无规则运动越剧烈，所以茶水温度越高，分子的热运动越剧烈，茶香越浓，故B正确。
2. (多选)(2023·河南开封三模)下列说法正确的是( )A．当两分子间距减小到分子间作用力为0时，其分子势能一定最小B．达到热平衡的系统一定具有相同的温度C．一定质量的理想气体，在发生绝热膨胀的过程中，其分子的平均动能一定减小D．一种液体是否浸润某种固体，仅与固体的性质有关系
【解析】　当两分子间距减小到分子间作用力为0时，分子间距为r0，分子间距小于r0时，分子间为斥力，随距离增大，分子力做正功，分子势能减小，分子间距大于r0时，分子间为引力，随距离减小，分子力做正功，分子势能减小，则分子间距为r0时，分子势能最小，故A正确；热传递的条件是两个系统之间存在温度差，温度是否相等是两个系统是否达到热平衡的标志，因此达到热平衡的系统一定具有相同的温度，故B正确；一定质量的理想气体，在发生绝热膨胀的过程中，气体对外做功，气体内能减小，温度降低，分子的平均动能一定减小，故C正确；一种液体是否浸润某种固体与液体的性质和固体的性质都有关，故D错误。
气体状态方程1.压强的计算(1)被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为Pa。(2)水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph或p＝p0－ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg。
题型2　气体实验定律与理想
2.合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解。(2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解。
3.关联气体问题解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解。
(1)最终汽缸内气体的压强。(2)弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。
〔真题研究3〕(2023·湖南高考卷)汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图所示，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆AB与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆AB上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时，K1打开，K2闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，K1闭合，K2打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从K2排出，完成一次抽气过程。已知助力气室容积为V0，初始压强等于外部大气压强p0，助力活塞横截面积为S，抽气气室的容积为V1。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。
(1)求第1次抽气之后助力气室内的压强p1。(2)第n次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小ΔF。
〔对点训练〕1. (2023·辽宁高考卷)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p－T图像如图所示。该过程对应的p－V图像可能是( 　　)
2. (2023·安徽黄山三模)如图所示是一种演示气体定律的仪器——哈勃瓶，它是一个底部开有圆孔，瓶颈很短的平底大烧瓶，在瓶内塞有一气球，气球的吹气口反扣在瓶口上，瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。在一次实验中，瓶内由气球和橡皮塞封闭一定质量的理想气体，开始时气球自然松弛，气球内气体与外界连通，气体体积为V，瓶内气体体积为2V。用打气筒出气口紧密贴合气球吹气口并向气球内缓慢打入气体，直至气球体积增大到2V，容器和气球导热良好，外界温度不变，气球壁厚度不计、重力不计，大气压强为p0，在此过程中( 　　)
A．瓶内气体内能减小B．瓶内气体吸热C．瓶内气体压强由p0变为2p0D．气球中充入的气体质量等于开始时气球中气体质量
〔真题研究4〕(2023·海南高考卷)某饮料瓶内密封一定质量理想气体，t＝27 ℃时，压强p＝1.050×105 Pa。
题型3　热力学定律与气体实验定律相结合
(1)t′＝37 ℃时，气压是多大？(2)保持温度不变，挤压气体，使之压强与(1)时相同时，气体体积为原来的多少倍？
【答案】　(1)1.085×105 Pa　(2)0.97
【解析】　(1)瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为T＝(27＋273)K＝300 K，T′＝(37＋273)K＝310 K
〔对点训练〕 (多选)(2023·山东高考真题)一定质量的理想气体，初始温度为300 K，压强为1×105 Pa。经等容过程，该气体吸收400 J的热量后温度上升100 K；若经等压过程，需要吸收600 J的热量才能使气体温度上升100 K。下列说法正确的是( )A．初始状态下，气体的体积为6 LB．等压过程中，气体对外做功400 J