第二課時(shí) 單元知識(shí)整合
1．布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象說明了分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)并不是分子的運(yùn)動(dòng)，而是分子 無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映。
2．分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間的距離的減小而增大，但斥力比引力變化得快；當(dāng)10r0>r>r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)r< r0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力。
3．物體的內(nèi)能是所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的分子動(dòng)能和分子勢能的總和，溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體的內(nèi)能與溫度、體積和分子數(shù)有關(guān)。
4．當(dāng)r= r0時(shí)，分子勢能最小，當(dāng)10r0>r>r0時(shí)，分子勢能隨r的增大而增大，當(dāng)r< r0時(shí)，分子勢能隨r的增大而減小。
5．改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞；它們對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的，但做功是能量的轉(zhuǎn)化，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移。
6．熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式為△U＝W+Q。熱力學(xué)第二定律告訴我們不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化；或者說不可能使熱量由低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化，所以說第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。
7．一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)，在宏觀上取決于溫度和體積，在微觀上取決于平均動(dòng)能和分子密度。
8．液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢。
9．液晶一方面像液體具有流動(dòng)性，另一方面又像晶體在特定方向比較整齊，具有各向異性。
1．構(gòu)建理想化模型
(1)計(jì)算分子大小和分子間距時(shí)構(gòu)建“球模型”和“立方體”模型。
(2)研究分子間的相互作用力時(shí)構(gòu)建“彈簧模型”。
(3)研究氣體的狀態(tài)變化時(shí)構(gòu)建“理想氣體模型”。
2．單分子油膜法測分子直徑，其中還包括“數(shù)格子”的估算方法(有些參考書稱之為“填補(bǔ)法”)。
3．假設(shè)法：如在研究第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)時(shí)可假?zèng)]它的存在，推出與已知的定律或規(guī)律相矛盾的結(jié)論。
4．統(tǒng)計(jì)法：研究氣體的熱運(yùn)動(dòng)，可以從統(tǒng)計(jì)的角度研究氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。
5．能量守恒法：能量守恒不僅是一種規(guī)律，而且是研究物理問題的一種重要方法。
6．與NA有關(guān)的計(jì)算的基本思路：
知識(shí)點(diǎn)一分子大小的估算
分子大小估算方法，是根據(jù)題目中給出的條件或情景進(jìn)行的，其中阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀與微觀量的橋梁。
【例1】已知水銀的密度?=1.36?104kg/m3,摩爾質(zhì)量為?=200.6?10-3kg/mol,求:1cm3水銀中含有的原子數(shù)為多少個(gè)?并估算水銀原子的直徑.
導(dǎo)示:
得:d=3.6×10-10m
估算分子大小時(shí)有兩種模型，對(duì)固體和液體，一般用球模型，對(duì)氣體估算分子間距離時(shí)用立方體模型。
知識(shí)點(diǎn)二氣體分子運(yùn)動(dòng)論
氣體的壓強(qiáng)是由大量分子與容器壁碰撞而產(chǎn)生的，從微觀角度看，它與單位體積內(nèi)的分子數(shù)目有關(guān)，與分子運(yùn)動(dòng)的平均速度有關(guān)。在宏觀上看，它與氣體的體積、氣體的溫度有關(guān)。
【例2】（07理綜）如圖所示，質(zhì)量為m的活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸內(nèi)，活塞與氣缸之間無摩擦。a態(tài)是氣缸放在冰水混合物中氣體達(dá)到的平衡狀態(tài)，b態(tài)是氣缸從容器中移出后，在室溫（270C）中達(dá)到的平衡狀態(tài)。氣體從a態(tài)變化到b態(tài)的過程中大氣壓強(qiáng)保持不變。若忽略氣體分子之間的勢能，下列說法正確的是（ ）
A、與b態(tài)相比，a態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的個(gè)數(shù)較多
B、與a態(tài)相比，b態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)活塞的沖量較大
C、在相同時(shí)間內(nèi)，a、b兩態(tài)的氣體分子對(duì)活塞的沖量相等
D、從a態(tài)到b態(tài)，氣體的內(nèi)能增加，外界對(duì)氣體做功，氣體對(duì)外界釋放了熱量
導(dǎo)示:由于兩種狀態(tài)下壓強(qiáng)相等,所以在單位時(shí)間單位面積里氣體分子對(duì)活塞的總沖量肯定相等;由于b狀態(tài)的溫度比a狀態(tài)的溫度要高,所以分子的平均動(dòng)量增大,因?yàn)榭倹_量保持不變,所以b狀態(tài)單位時(shí)間內(nèi)沖擊活塞的分子數(shù)肯定比a狀態(tài)要少.故選AC。
知識(shí)點(diǎn)三制冷原理
【例3】電冰箱是一種制冷機(jī),是用機(jī)械的方法制造人工低溫的裝置.一般電冰箱使用氟里昂作為制冷劑.壓縮機(jī)工作時(shí),強(qiáng)迫制冷劑在電冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán),那么,下列說法中正確的是（ ）
A.冰箱內(nèi)的管道中,制冷劑迅速膨脹并吸收熱量
B.冰箱外的管道中,制冷劑迅速膨脹并放出熱量
C.冰箱內(nèi)的管道中,制冷劑被劇烈壓縮并吸收熱量
D.冰箱外的管道中,制冷劑被劇烈壓縮并放出熱量.
導(dǎo)示:熱量不會(huì)自發(fā)地從低溫?zé)嵩匆葡蚋邷責(zé)嵩?要實(shí)現(xiàn)這種逆向傳熱,需要外界做功.氣態(tài)的制冷劑在壓縮機(jī)中經(jīng)壓縮成高溫氣體,送入冷凝器,將熱量傳給空氣或水,同時(shí)制冷劑液化成液態(tài),再通過膨脹閥或毛細(xì)管進(jìn)行節(jié)流減壓膨脹后,進(jìn)入箱內(nèi)蒸發(fā)器,液態(tài)制冷劑在低壓下可以在較低溫度下蒸發(fā)為氣體,在蒸發(fā)過程中制冷劑吸熱,使周圍溫度降低,產(chǎn)生低溫環(huán)境,蒸發(fā)后氣態(tài)的制冷劑再送入壓縮機(jī),這樣周而復(fù)始,由外界(壓縮機(jī))做功,系統(tǒng)(制冷劑)從低溫?zé)嵩?蒸發(fā)器)吸熱,把熱量傳到高溫?zé)嵩?冷凝器),從而在冰箱內(nèi)產(chǎn)生低于室溫的溫度.根據(jù)前面的分析可知AD正確。
應(yīng)理解熱力學(xué)定律和氣體狀態(tài)變化的特點(diǎn)。
知識(shí)點(diǎn)四氣體的實(shí)際問題
氣體的實(shí)際問題，與日常生活聯(lián)系密切，氣體分子數(shù)目、氣體壓強(qiáng)計(jì)算時(shí)要抓住被研究的對(duì)象，進(jìn)行模型化處理。
【例4】（07年山東卷）某壓力鍋結(jié)構(gòu)如圖所示。蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，氣體就把壓力閥頂起。假定在壓力閥被頂起時(shí)，停止加熱。
（1）若此時(shí)鍋內(nèi)氣體的體積為V，摩爾體積為V0，阿伏加德羅常數(shù)為NA，寫出鍋內(nèi)氣體分子數(shù)的估算表達(dá)式。
（2）假定在一次放氣過程中，鍋內(nèi)氣體對(duì)壓力閥及外界做功1J,并向外界釋放了2J的熱量。鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？
（3）已知大氣壓強(qiáng)P隨海拔高度H的變化滿足P=P0（1-αH），其中常數(shù)α＞0。結(jié)合氣體定律定性分析在不同的海拔高度使用壓力鍋，當(dāng)壓力閥被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體的溫度有何不同。
導(dǎo)示:（1）設(shè)鍋內(nèi)氣體分子數(shù)為n，
（2）根據(jù)熱力學(xué)第一定律，ΔE=W+Q=-3J
鍋內(nèi)氣體內(nèi)能減少，減少了3J
（3）由P=P0（1-αH）（其中α＞0）知，隨著海拔高度的增加，大氣壓強(qiáng)減��；
由P1=P+mg/S知，隨著海拔高度的增加，閥門被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)減��；
根據(jù)查理定律P1/T1=P2/T2
可知閥門被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體溫度隨著海拔高度的增加而降低。
知識(shí)點(diǎn)五氣體狀態(tài)參量的變化
氣體狀態(tài)參量的變化，涉及P、V、T三個(gè)物理量，分析物理過程中是否有不變的物理量，還是三個(gè)物理量都發(fā)生變化，選擇好研究的氣體對(duì)象后，根據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律可理想氣體狀態(tài)方程列式求解。
【例5】(07寧夏卷)如圖所示，兩個(gè)可導(dǎo)熱的氣缸豎直放置，它們的底部都由一細(xì)管連通（忽略細(xì)管的容積）。兩氣缸各有一個(gè)活塞，質(zhì)量分別為m1和m2，活塞與氣缸無摩擦�；钊�的下方為理想氣體，上方為真空。當(dāng)氣體處于平衡狀態(tài)時(shí)，兩活塞位于同一高度h。（已知m1＝3m，m2＝2m）
⑴在兩活塞上同時(shí)各放一質(zhì)量為m的物塊，求氣體再次達(dá)到平衡后兩活塞的高度差（假定環(huán)境溫度始終保持為T0）。
⑵在達(dá)到上一問的終態(tài)后，環(huán)境溫度由T0緩慢上升到T，試問在這個(gè)過程中，氣體對(duì)活塞做了多少功？氣體是吸收還是放出了熱量？（假定在氣體狀態(tài)變化過程中，兩物塊均不會(huì)碰到氣缸頂部）。
導(dǎo)示: ⑴設(shè)左、右活塞的面積分別為A/和A，由于氣體處于平衡狀態(tài)，故兩活塞對(duì)氣體的壓強(qiáng)相等，即：
由此得：
在兩個(gè)活塞上各加一質(zhì)量為m的物塊后，右活塞降至氣缸底部，所有氣體都在左氣缸中。
在初態(tài)，氣體的壓強(qiáng)為 ，體積為 ；在末態(tài)，氣體壓強(qiáng)為 ，體積為 （x為左活塞的高度）。由玻意耳－馬略特定律得：
解得： ，即兩活塞的高度差為
⑵當(dāng)溫度由T0上升至T時(shí)，氣體的壓強(qiáng)始終為 ，設(shè)x/是溫度達(dá)到T時(shí)左活塞的高度，由蓋?呂薩克定律得：
活塞對(duì)氣體做的功為：
在此過程中氣體吸收熱量
1．以下關(guān)于分子力的說法,正確的是（ ）
A.分子間既存在引力也存在斥力
B.液體難被壓縮表明液體分子中分子力總是引力
C.氣體分子之間總沒有分子力的作用
D.擴(kuò)散現(xiàn)象表明分子間不存在引力
2．一個(gè)帶活塞氣缸內(nèi)盛有一定量的氣體,若此氣體的溫度隨其內(nèi)能的增大而升高,則
A.將熱量傳給氣體,其溫度必升高
B.壓縮氣體,其溫度必升高
C.壓縮氣體,同時(shí)氣體向外界放熱,其溫度必不變’
D.壓縮氣體,同時(shí)將熱量傳給氣體,其溫度必升高
3．封閉在玻璃玻璃容器內(nèi)的氣體,溫度升高時(shí),不發(fā)生改變的物理量有: ( )
A.分子動(dòng)能 B.分子勢能 C.氣體的壓強(qiáng) D.分子的密度 E.氣體的狀態(tài)
參考答案
1．A 2．D 3．BD


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