重難點15熱學

<1

命題趨勢

年度是否出題選擇型填空題計算題實驗題

2024年VVVV

2025年（預）☆☆☆☆VVV

（2025年預測的可能性僅供參考，每顆☆代表出題的可能性為20%,以此類推）

重難詮釋

◎

【思維導圖】

1.分子大小：摩爾質^mxNA

2.布朗運動

一3.竹雌：r=rO勢腿小

、4.分子速率分布：溫度越高，最大值越大

a.T=273+t

1.表面張力1.狀態(tài)量：p,VT/-----------------

2.浸廊不浸潤\液體/------------------律

/2.等溫變化：波義耳定律P1V1=P2V2

3拗贓丁

K3霞蚓:迪^律

.等型

，單晶體K4Bt

2.多晶體

AJ固體b.*華

3羋晶體

16.實驗：探究氣體等溫變化

4.液晶

工內能二分子動能+分子勢能

2.氣體膨脹做正功W=p,AV

氣體內能

3.熱力學第一定律：AU二W+Q

4.熱力學第二定律：熱颼不可逆

【高分技巧】

一、物質的量阿伏伽德羅常數

1.物質的量的單位：

1摩爾(mol)=6.02義1。23個粒子，該數量稱為阿伏伽德羅常數，即NA=6.02xl023mo]T

2.摩爾質量：指Imol物質的質量，用符號Mmoi表示。

3.摩爾體積：指標準狀況下Imol物質的體積，用符號Vm°i表示。

標準狀況：1大氣壓，溫度為0攝氏度，標準狀況下任何氣體摩爾體積VA=22.4L/mol。

4.阿伏伽德羅常數，即NA是聯系微觀和宏觀的橋梁。

mV

(1)求分子數解題思路：N=〃XNA=——XNA=——XNA

molmol

①分子數量：NFXNA關鍵是先求出摩爾數

②質量=體積X密度：m=VXpMmol=VmolXp

mV

③〃=---n=---

MmolVmol

(2)求單個分子(原子)的質量和體積解題思路：關鍵是求出摩爾質量和摩爾體積。

①由啊,=7"，所以要求每個分子的質量，即需要求出該物質的摩爾質量；

V

②由匕=」迎，所以要求每個分子的體積，即需要求出該物質的摩爾體積。

二、分子的運動和相互作用力

1.布朗運動

(1)定義：懸浮在液體(或氣體)中的固體微粒永不停息的無規(guī)則運動。

(2)產生原因：懸浮在液體中的微粒質量很小，在某一瞬間液體分子對微粒撞擊力的不平衡導致。

(3)影響布朗運動的因素：微粒越小，液體的溫度越高，布朗運動越激烈。

2.分子力與分子間距離變化的關系

(1)平衡位置：分子間距離r=ro的位置，引力與斥力大小相等，合力為零，”數量級為10r°m。

(2)分子間引力和斥力的變化：引力和斥力都隨分子間距離r的增大而減小，但斥力減小得更快。

(3)分子力與分子間距離變化的關系及分子力模型。

產隨廠的變化關系圖像分子間距離分子力分子力模型

i-i店匕0000^9

r=ro專

、Ho,F=0T

表現為斥力，且分子力隨oooooooo

r<ro—?”<[<>,F向外H—

分子間距的增大而減小彈簧壓縮

表現為引力，且分子力隨pP

G-^eooooodo^-O

引r>ro分子間距的增大，先增大+/＞瓜尸向里小

1后減小彈簧拉伸

(4)當r＞lOro時，分子間相互作用力變得十分微弱，可認為分子力F為零(如理想氣體)。

3.分子力做功和勢能

(1)當/?增大，分子力為引力，分子力做負功，分子勢能增加。

⑵當廠＜如廠減小，分子力為斥力，分子力做負功，分子勢能增加。

(3)當勢能最小，動能最大，速度最大。

分子力做功，分子的動能和勢能守恒，取無窮遠處為勢能零點，則Ep-r圖像:

三、氣體分子速率分布的統(tǒng)計規(guī)律

1.氣體分子速率分布的統(tǒng)計規(guī)律，如下圖。

f(v)為在速率v附近單位速率間隔內氣體分子數與分子總數的百分比。

各速率區(qū)間的分子數

占總分子數的百分比

(1)在任意溫度下，所有氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布。

(2)當溫度升高時，“中間多”這一高峰向速率大的一方移動。

(3)溫度越高，分子熱運動越劇烈。溫度是宏觀概念，分子速率是微觀概念。

(4)圖像與橫坐標軸所圍成的面積=1。

四、氣體壓強

1.氣體壓強產生原因：大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。

(1)決定氣體壓強大小的微觀因素

①氣體分子數密度越大，氣體壓強就越大。

②氣體分子的平均速率就越大，每個氣體分子對器壁的沖力就越大。

(2)決定氣體壓強大小的宏觀因素

①體積一定時，溫度越高，氣體的壓強越大。

②溫度一定時，體積越小，氣體的壓強越大。

2.計算密封氣體的壓強

(1)解題方法：小液片分析法。

在液柱中界面和相等高度的合適地方，假設存在一個小液片，分析小液片受力情況求解。

(2)液體內部同一深度壓強相等，與液體形狀無關。

【答案】(l)Po(2)P0+pgh(3)P0-pgh(4)Po+pghsin0(5)Po-pghsin0(6)P0-pgh(7)P0+pgh

(8)P0+pgh(9)Po-pgh(10)P0+pgh

五、理想氣體狀態(tài)方程

1.理想氣體：在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體。

(1)理想氣體是一種經科學的抽象而建立的理想化模型。

(2)理想氣體不考慮分子間相互作用的分子力，不存在分子勢能，內能取決于溫度，與體積無關。

氣體實驗定律

玻意耳定律蓋-呂薩克定律

pV=cV=CT

Pl匕=。2匕

°T>1\

這些定律的適用范圍：壓強不太大(相對大氣壓),

2.一定質量的理想氣體狀態(tài)方程：?1=?1=C

ZT2

(1)T不變，即等溫變化

(2)V不變，即等容變化

(3)p不變，即等壓變化

(4)推廣形式，如果理想氣體分割成多個部分，貝U：比=止+…

T4汽

3.實驗：用DIS研究溫度不變時氣體的壓強跟體積的關系

數據處理和誤差分析：

(1)化曲為直：P-V圖像如下，是雙曲線，不便于得出結論，作出丫-l(或p-J_)圖像。

PV

(2)誤差分析：

①為理論曲線。

②溫度升高，斜率增大。(手握注射器有刻度處)

③漏氣，質量減小，斜率減小。

④注射器內有物塊，即：丫=色+均，所以圖像上移，截距Vo是物塊體積。

pP

⑤連接處氣體，v+x=C,即：1/=色-匕，所以圖像下移，截距Vi是連接處體積。

pp

六、熱力學第一定律

1.內容：系統(tǒng)內能的變化量AU等于外界對系統(tǒng)所做的功W與系統(tǒng)從外界吸收的熱量Q的代數和。

2.表達式：AU=W+Q

通常，外界對系統(tǒng)做功時取W>0,系統(tǒng)對外界做功時取W<0；

系統(tǒng)從外界吸收熱量時取Q>0,系統(tǒng)向外界放出熱量時取Q<0?

3.等壓膨脹，對外做功W=p△V。

4.自由膨脹，即氣體向真空中膨脹，對外不做功。

七、液體

1.液體的表面層特點：表面層分子間距比較稀疏，r>r0,分子間表現為引力，使液面收縮到表面積最小。

2.表面張力：液面各部分間的相互吸引力就叫做表面張力。

方向：表面張力方向與液面相切。

效果：使液面收縮，表面積趨于最小。而在體積相同的條件下，球形的表面積最小。

3.浸潤：如圖乙：水浸潤玻璃。器壁附近液面向上彎曲。

不浸潤：如圖甲：水銀不浸潤玻璃。器壁附近液面向下彎曲。

4.浸潤和不浸潤是相對的：水浸潤玻璃，不浸潤石蠟；水銀浸潤鉛，不浸潤玻璃。

5.浸潤現象的微觀解釋

①當固體分子對附著層內的分子吸引力大于液體分子間的分子吸引力時，

附著層內液體分子較內部密集(r<r0),分子力表現為斥力，液面擴展，表現為浸潤。

②當固體分子對附著層內液體分子吸引力小于液體分子間的吸引力時，

附著層內液體分子較內部稀疏(r>r0),分子力表現為引力，液面收縮，表現為不浸潤。

6.毛細現象：浸潤液體在細管里上升的現象和不浸潤液體在細管里下降的現象。

MG

浸潤液體在毛細管里上升后，形成凹液面不浸潤液體在毛細管里下降后，形成凸液面

毛細管越細，上升或下降的高度越大。

八、固體

1.單晶體、多晶體和非晶體的比較

晶體非晶體

單晶體多晶體

原子或分子排列有一定的空間周期性規(guī)則無規(guī)則

外形有一定規(guī)則的幾何外形沒有規(guī)則的幾何外形沒有一定規(guī)則的外形

導熱導電方向性各向異性各向同性各向同性

熔點有固定熔點無固定熔點

石英、云母、明磯、食鹽、玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、

常見金屬

蔗糖、味精、雪花橡膠等

2.液晶：液晶是一種介于液態(tài)和晶態(tài)之間的特殊物質狀態(tài)，它兼具液體的流動性和晶體的某些特性。

(1)有序性：液晶分子在空間上具有一定的有序排列。

(2)流動性：液晶具有液體的流動性。

(3)電學特性：不加電壓時透明，光線能通過；加電壓時不透明，不透光。

(3)光學特性：具有各向異性，即不同方向上光的傳播能力不同。

限時提升練

（建議練習時間：60分鐘）

一、單選題

1.（23-24高三上.上海靜安.期中）己知某種物質的摩爾質量為〃，單位體積的質量為。，阿伏加德羅常數

為名,那么這種物質單位體積中所含的分子數為（）

.CNA

B.—D.—

ANP

2.用電腦軟件模擬兩個相同分子在僅受分子力作用下的運動。將兩個質量均為m的A、8分子從x軸上的-5

和內處由靜止釋放，如圖所示。其中8分子的速度v隨位置尤的變化關系如圖所示。取無限遠處勢能為

零，下列說法正確的是（）

A.A、8間距離為4時分子力為零

B.釋放時4、8系統(tǒng)的分子勢能為身達

C.A、2間距離為2（西-％）時分子力為零

D.42系統(tǒng)的分子勢能最小值為:

3.（22-23高二下?上海楊浦?期末）如圖，將甲分子固定于坐標原點。處，乙分子放置于廠軸上距離。點很

遠的〃處，小4、4為廠軸上的三個特殊位置，甲、乙兩分子間的作用力/和分子勢能瑪隨兩分子間

距離r的變化關系分別如圖中兩條曲線所示，現把乙分子從〃處由靜止釋放，下列說法正確的是（

A.乙分子從〃到馬的過程中，分子勢能Ep先減小后增大

B.當分子間距離一時，甲、乙分子間作用力尸為引力

C.乙分子從〃到、的過程中，加速度〃先減小后增大

D.虛線為穌--圖線，實線為方--圖線

4.（23-24高二下?上海?期中）如圖所示為一定質量理想氣體狀態(tài)變化時的圖像，變化過程按箭頭進行,

根據圖像可判斷出氣體的溫度（）

A.先不變后升高B.先不變后降低C.先降低后不變D.先升高后不變

5.（22-23高二下?上海?作業(yè)）如圖所示，一定質量的氣體從狀態(tài)。沿圖線變化到狀態(tài)6,則氣體可能（）

A.溫度升高B.溫度降低C.溫度不變D.物質的量增大

6.（22-23高二下?上海?隨堂練習）在研究大氣現象時可把溫度、壓強相同的一部分氣體叫做氣團，氣團可

看做理想氣體，將其作為研究對象。氣團直徑很大可達幾千米，其邊緣部分與外界的熱交換相對于整個

氣團的內能來說非常小，可以忽略不計。氣團從地面上升到高空后溫度可降低到-50℃,關于氣團上升

過程中下列說法正確的是（）

A.氣團體積膨脹，對外做功，內能增加，壓強減小

B.氣團體積收縮，外界對氣團做功，內能減少，壓強增大

C.氣團體積膨脹，對外做功，內能減少，壓強減小

D.氣團體積收縮，外界對氣團做功，內能增加，壓強不變

二、多選題

7.（23-24高二下.上海?期中）如圖為豎直放置的上粗下細的玻璃管，水銀柱將氣體分隔成A、B兩部分,

初始溫度相同。使A、B升高相同溫度達到穩(wěn)定后，氣體體積變化量為公以、AVB,壓強變化量為A°A、

2B，對液面壓力的變化量為△&、AFB,則（）

A.水銀柱向上移動了一段距離B.△匕

C.ApA>A/?BD.AFA<\FB

8.（23-24高二下.上海.期中）如圖所示，均勻U形管內盛有液體，左右液面相平。左管用活塞封閉了一定

量的氣體A,右管封閉氣體B,開始A、B兩部分氣體壓強均為P,氣柱的長度均為人，現將活塞緩慢

上提，提升的高度為d,則此過程中)

A.氣柱A的長度增加量等于dB.氣柱B的長度增加量小于d

hphp

C.氣體A的最終壓強等于0命D.氣體A的最終壓強大于高才

9.（23-24高二下.上海浦東新?期末）一定質量的理想氣體由狀態(tài)。經狀態(tài)6、c又回到狀態(tài)。，其壓強p與

體積V的關系如圖所示，變化過程有等容、等溫和絕熱過程，則下列說法正確的是（）

A.①過程可能為等溫變化

B.全過程氣體向外界放出的熱量大于從外界吸收的熱量

C.③過程氣體分子單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數一定增加

D.因為氣體返回狀態(tài)。時體積不變，所以外界對氣體不做功

10.下列說法正確的是（）

空氣

水銀

A.晶體一定具有各向異性的特征

B.水蒸氣凝結成小水珠過程中，水分子間的作用力變小

C.由熱力學第二定律可知從單一熱源吸收熱量，完全變成功是可能的

D.在測溫裝置的槽內放入水銀，液面出現如圖所示現象，是因為玻璃分子對附著層內水銀分子的吸引力

小于水銀內部分子之間吸引力

11.（23-24高二下.上海.期中）在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針接觸其上一點，石蠟熔

化的范圍如圖（1）、（2）、（3）所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關系

如圖（4）所示，由此可判斷甲為_,乙為_____（填“單晶體”、“多晶體”、“非晶體，，）。

O時間

(4)

12.(23-24高二下.上海.期中)中醫(yī)文化博大精深，拔罐可以治療某些疾病。常見拔罐有兩種，如圖所示，

左側為火罐，下端開口；右側為抽氣拔罐，下端開口，上端留有抽氣閥門。使用火罐時，先加熱罐中

氣體，然后迅速按到皮膚上，自然降溫后火罐內部氣壓低于外部大氣壓，使火罐緊緊吸附在皮膚上。

抽氣拔罐是先把罐體按在皮膚上，再通過抽氣降低罐內氣體壓強。某次使用火罐時，罐內氣體初始壓

強與外部大氣壓相同，溫度為450K,最終降到300K,因皮膚凸起，內部氣體體積變?yōu)楣奕莘e的鳥,

21

此時其壓強值為倍外部大氣壓。若換用抽氣拔罐，抽氣后罐內剩余氣體體積變?yōu)槌闅獍喂奕莘e的

當20，罐內氣壓與火罐降溫后的內部氣壓相同，則應抽出氣體的質量與抽氣前罐內氣體質量的比值

21

為=(罐內氣體均可視為理想氣體，忽略抽氣過程中氣體溫度的變化)。

13.(23-24高二下?上海?期中)如圖，一定質量的理想氣體從狀態(tài)A緩慢經過狀態(tài)8,再變化到狀態(tài)C,已

知氣體在狀態(tài)C時的溫度為300K,則氣體在狀態(tài)8時的溫度為K,從狀態(tài)A到狀態(tài)C氣體從外

界吸收熱量____Jo

Mp/(105Pa)

,A

O------

4-”

2—J——>----C

耳

0123P7(W3m3)

四、解答題

14.(23-24高二下?上海?期中)水是人體正常生理代謝所必需的物質，一般成年人每天要喝2000mL左右的

水。已知水的摩爾質量M=18xl0-3kg/mol,水的密度夕水=L0xl()3kg/m3,某同學一口氣喝了90mL的

水；已知阿伏加德羅常數取NA=6.0xl023molT。求：

(1)該同學本次喝下的水的分子個數N；

(2)設想水分子是一個挨著一個排列的球體，忽略水分子的間隙，試估算水分子的直徑d。(結果均保留

兩位有效數字）

15.（23-24高二下?上海浦東新?期末）如圖所示，左側封閉、右側開口的粗細均勻的U形玻璃管豎直放置，

左右兩豎直管等長，長度均為65cm,底部長10cm,玻璃管橫截面積S=3cn?,用20cm長的水銀柱密

封一段空氣柱，管中兩側水銀柱高度均為5cm,玻璃管導熱良好，環(huán)境溫度為27℃,若取大氣壓強

4

p0=75cmHg=1.0xl0Pa,不考慮玻璃管拐角處的影響。

（1）環(huán)境的熱力學溫度為多少時，水銀柱恰好全部在豎直管內？

（2）當水銀柱恰好全部在右側豎直管內時，緩慢升高溫度，直到水銀柱上表面到達管口為止，此過程

空氣柱內能增加了10J,求空氣柱吸收或放出的熱量。

（23-24高二下?上海?期中）氣體實驗定律

氣體實驗定律是關于氣體熱學行為的基本實驗定律，也是建立理想氣體概念的實驗依據。研究一定質

量氣體壓強、體積和溫度之間的變化關系時運用了一種物理研究方法控制變量法。

各速率區(qū)間的分子數

16.一定質量的氣體充入密閉堅硬的容器內，氣體壓強為一個大氣壓。

（1）氣體溫度為0℃時，設想氣體的每個分子都處在相同的一個小立方體的中心，則這些小立方體的

邊長約為m（保留兩位有效數字）。當溫度由。℃升高到10℃時，分子熱運動速率的統(tǒng)計分布

情況如圖所示，其中對應10℃的是曲線（選填“①”或"②”）。

（2）若保持10℃時靜置較長時間，該氣體（）

A、分子的無規(guī)則運動停息下來B、每個分子的速度大小均相等

C、分了的平均速率保持不變D、每個分子的溫度保持不變

（3）溫度由0℃升高到10℃時,其壓強的增加量為Aft,溫度由100℃升高到HOC時，其壓強的增加

量為'Pi，則Mi與'Pi之比為（）

A、1：1B、1：10C、10:110D、110：10

17.如圖，一定質量的氣體，從狀態(tài)I變化到狀態(tài)H,其p—1/V圖像為過。點的傾斜直線，下列說法正確

的是（）

A.密度不變B.壓強不變C.體積不變D.溫度不變

18.如圖，在豎直放置的兩端開口的U形管中，一段空氣柱被水銀柱。和水銀柱b封閉在右管內，水銀柱6

的兩個水銀面的高度差為瓦若將U形管放入熱水槽中，則系統(tǒng)再度達到平衡的過程中（水銀沒有溢

出山，外界大氣壓保持不變）（）

二a

A

h

HJr_

A.空氣柱的長度不變B.空氣柱的壓強不變

C.水銀柱6左邊液面要上升D.水銀柱6的兩個水銀面的高度差人變大

19.宇航員的航天服內充有氣體，若出艙前航天服內氣體的壓強為0,體積為匕進入太空后，氣體體積變

為2匕溫度不變，此時航天服內氣體的壓強為o1965年3月18日，蘇聯航天員列昂諾夫在

返回飛船時遇到了意想不到的困難，他的航天服有些向外膨脹，很難從密封艙的接口處鉆回艙內，他

啟動了應急裝置減小航天服的體積后才安全地回到密封艙內。你認為該應急裝置可以如何減小航天服

體積？

答：O

20.在“探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系''實驗時，緩慢推動活塞，注射器內空氣體積逐漸

減小，多次測量得到如圖所示的P-V圖像（其中實線是實驗所得圖線，虛線為雙曲線的一支，實驗過

程中環(huán)境溫度保持不變）。

（1）仔細觀察不難發(fā)現，該圖像與玻意耳定律不夠吻合，造成這一現象的可能原因是

21.如圖所示，一個帶有活塞、導熱效果良好的水平放置的容器內盛有一定質量的氣體。活塞與容器壁之

間無摩擦，且處于平衡狀態(tài)。外界大氣壓強po=lxlO5Pa。當外界溫度保持27℃不變時，用力緩慢的向

左推動活塞，使容器內氣體的體積由6L減少為4L。試問：

（1）容器內氣體的壓強將變?yōu)槎啻?

（2）當氣體體積為4L時，用銷子將活塞鎖定，并將容器置于7℃的恒溫室中，容器內氣體的壓強將變

為多大?

（2024?上海松江.三模）簡易溫度計

小明同學設計了一種測溫裝置，用于測量室內的氣溫（室內的氣壓為一個標準大氣壓氣壓，相當于76cm

汞柱產生的壓強），結構如圖所示，大玻璃泡A內有一定量的氣體，與A相連的B管插在水銀槽中，

管內水銀面的高度x可反映泡內氣體的溫度，即環(huán)境溫度。

22.當室內溫度為27℃時，B管內水銀面的高度為16cm,B