分子動理論、內能

一、分子動理論

1、.物體是由大量分子組成的

（1）多數分子大小的數量級為ICT。m.（2）一般分子質量的數量級為10/kg.

2、分子永不停息地做無規則熱運動

（1）擴散現象：由于分子的無規則運動而產生的物質遷移現象.溫度越高，擴散越快.

（2）布朗運動：在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的固體顆粒的永不停息地無規則運動.布朗

運動反映了液體內部的分子的無規則運動.顆粒越小，運動越明顯；溫度越高，運動越劇烈.

3、分子間存在著相互作用力

（1）分子間同時存在引力和斥力，實際表現的分子力是它們的合力.

（2）引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，但斥力比引力變化得快.

4、溫度：一切達到熱平衡的系統都具有相同的溫度.

5、兩種溫標：攝氏溫標和熱力學溫標.關系：7=t+273.15K.

6、分子的動能

（1）分子動能是分子熱運動所具有的動能；

（2）分子熱運動的平均動能是所有分子.熱運動的動能的平均值，溫度是\

分子熱運動的平均動能的標志；。\”

（3）分子熱運動的總動能是物體內所有分子熱運動動能的總和.

7、分子的勢能?

（1）意義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的相對位置決定的能.

（2）分子勢能的決定因素：

微觀上一一決定于分子間距離和分子排列情況；

宏觀上——決定于體積和狀態.

8、物體的內能

（1）等于物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和，是狀態量.

（2）對于給定的物體，其內能大小由物體的溫度和體積決定.

（3）物體的內能與物體的位置高低、運動速度大小無關（選填“有關”或“無關”）.

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二、布朗運動與分.子熱運動

布朗運動熱運動

活動主體固體小顆粒分子

是固體小顆粒的運動，是比分子大得多

是指分子的運動，分子無論大小

的分子團的運動，較大的顆粒不做布朗

區別都做熱運動，熱運動不能通過光

運動，但它本身的以及周圍的分子仍在

學顯微鏡直接觀察到

做熱運動

都是永不停息的無規則運動，都隨溫度的升高而變得更加激烈，都是肉眼

共同點

所不能看見的

布朗運動是由于小顆粒受到周圍分子做熱運動的撞擊力而引起的，它是分

聯系

子做無規則運動的反映

特別提醒：

(1)擴散現象直接反映了分子的無規則運動，并且可以發生在固體、液體、氣體任何兩種物

質之間，氣態中最為顯著。

(2)布朗運動不是分子的運動，是液體分子無規則運動的反映

三、分子間作用力

1、分子間總是同時存在著相互作用的引力和斥力，“分子力”是引力與斥力的合力.分子間

的引力和斥力,都隨分子間距離的增大而減小、隨分子間距離的減小而增大，但總是斥力變化

得較快.如圖。,

(1)當r=ro時，6引=尸斥，F=0；

(2)當人同時，尸引和尸斥都隨距離的減小而增大,但尸水尸斥，戶表現為斥力;

(3)當小打時，心和少斥都隨距離的增大而減小，但凡Q歹斥，尸表現為引力；O

(4)當r>10n(ICTm)時，尸引和尸小都已經十分微弱，可以認為分子間沒

有相互作用力.(6=0)。

2、分子間存在間隙的宏觀現象

(1)氣體容易被壓縮，表明氣體分子間存在較大間隙

(2)水與酒精混合后，體積變小。

(3)壓在一起的金片與鋁塊，能擴散到對方內部

(4)固體顆粒能在液體中做布朗運動

(5)物體的熱脹冷縮正是因為物體分子間間隙的變化而引起

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四、物體的內能

1、分子勢能

分子勢能是由分子間相對位置而決定的勢能，它隨著物體體積的變化而變化，與分子間距離

的關系為：

（1）當r>"時，分子力表現為引力，隨著r的增大，分子引力做負功，分子勢能增大；

（2）當入"時，分子力表現為斥力，隨著r的減小，分子斥力做負功，分子勢能增大；

（3）當「=羽時，分子勢能最小，.但不一定為零，可為負值，因為可選兩分子相距無窮遠時

分子勢能為零；

（4）分子勢能曲線如圖。

要記住分子間作用力和分子勢能的特點和規律，理解高中物理課本中分子間作用力與分子距離

的關系圖和兩分子系統的分子勢能跟分子距離的關系圖，抓住關鍵點：分子間距等于八時分

子勢能最小。

2、內能的決定因素

（1）微觀決定因素：分子勢能、分子的平均動能和分子個數。

（2）宏觀決定因素：物體的體積、物體的溫度、物體所含物質的多少（即

物質的量）。

3、解有關“內能”的題目，應把握以下幾點：

（1）溫度是分子平均動能的標志，而不是分子平均速率的標志，它與單個分子的動能及物體

的動能無任何關系；

（2）內能是一種與分子熱運動及分子間相互作用相關的能量形式，與物體宏觀有序的運動狀

態無關，它取決于物質的量、溫度、體積及物態。

知識歸納

判斷分子勢能變化的兩種方法

方法一：根據分子力做功判斷：分子力做正功，分子勢能減小；分子力做負功，分子勢能增加.

方法二：利用分子勢能與分子間距離的關系圖線判斷.如圖所示.

（2）分析物體的內能問題應當明確以下幾點

①內能是對物體的大量分子而言的，不存在某個分子內能的說法.

②決定內能大小的因素為溫度、體積、分子數，還與物態有關系.

③通過做功或熱傳遞可以改變物體的內能.

④溫度是分子平均動能的標志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能相同.

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考點探究：

一、微觀量的估算

（1）微觀量：分子體積/、分子直徑"、分子質量創。

（2）宏觀量：物體的體積K摩爾體積匕、物體的質量以、摩爾質量也物體的密度0。

（3）關系：①分子的質量：祖。=曳1=必。②分子的體積：匕=幺=且

NA以NApNa

③物體所含的分子數：N，NA=E-N3=&N,\="NA

AA

VmpVmMM

（4）兩種模型

①球體模型直徑為d=欄。②立方體模型邊長為4=師

特別提醒1.固體和液體分子都可看成是緊密堆積在一起的.分子的體積，僅適用于固體和液

體，對氣體不適用。

Q

③對于氣體分子，d=F的值并非氣體分子的大小，而是兩個相鄰的氣體分子之間的平均距

離。

例1、（多）已知銅的摩爾質量為M（kg/mol），銅的密度為P（kg/m3）,阿伏加德羅常數為NA（mol

-Do下列判斷正確的是（）

A、1kg銅所含的原子數為mB、1m：,銅所含的原子數為學

C、1個銅原子的質量為J（kg）D、1個銅原子的體積為*血3）

例2、空調在制冷過程中，室內空氣中的水蒸氣接觸蒸發器（銅管）液化成水，經排水管排走，

空氣中水分越來越少，人會感覺干燥。某空調工作一段時間后，排出液化水的體積V=1.0X

103cm）已知水的密度P=1.0XIO?kg/m'、摩爾質量M=l.8X10一？kg/mol,阿伏加德羅常數

N,、=6.0X1023mol-、試求：（結果均保留一位有效數字）（1）該液化水中含有水分子的

總數N；（2）一個水分子的直徑d。

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二、布朗運動與分子熱運動

例3、（多）下列關于布朗運動的說法，正確的是（）

A、布朗運動是液體分子的無規則運動

B、液體溫度越高，懸浮顆粒越小，布朗運動越劇烈

C、布朗運動是由于液體各部分的溫度不同而引起的

D、布朗運動是由液體分子從各個方向對懸浮顆粒撞擊作用的不平衡引起的

例4、（多）關于擴散現象，下列說法正確的是（）

A、溫度越高，擴散進行得越快

B、擴散現象是不同物質間的一種化學反應

C、擴散現象是由物質分子無規則運動產生的

D、擴散現象在氣體、液體和固體中都能發生

E、液體中的擴散現象是由于液體的對流形成的

三、分子力、分子勢能及物體的內能：

分子力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關系圖線如圖（取無窮遠處分子勢能Ep=0）

⑴當r〉r。時，分子力為引力，若r增大，分子力做負功，分子勢能增加。

⑵當r〈r。時，分子力為斥力，若r減小，分子力做負功，分子勢能增加。

（3）當r=r（）時，分子勢能最小。

例5、（多）兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至

不再靠近。在此過程中，下列說法正確的是（）

A、分子力先增大，后一直減小B、分子力先做正功，后做負功

C、分子動能先增大，后減小D、分子勢能先增大，后減小

E、分子勢能和動能之和不變

例6、（多）下列說法正確的是（）

A、對于一定量的理想氣體，若氣體的壓強和體積都不變，其內能也一定不變

B、一定質量0℃水的分子勢能比同質量0℃冰的分子勢能小

C、物體吸收熱量后，內能一定增加

D、把物體緩慢舉高時，物體的機械能增加，內能不變

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四、實驗：用油膜法估測分子的大小

例7、用油膜法估測分子的大小。

實驗器材有：濃度為0.05%(體積分數)的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1mL的量筒、盛有適

量清水的淺盤、琲子粉、膠頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標紙(最小正方形邊長為1cm)o則

(1)下面給出的實驗步驟中，正確排序應為(填序號)。為估算油酸分子的直徑，請補

填最后一項實驗步驟D

A、待油酸薄膜的形狀穩定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上

B、用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1mL油酸酒精溶

液的滴數N

C、將琲子粉均勻地撒在淺盤內水面上，用滴管吸取濃度為0.0596的油酸酒精溶液，從低處向

水面中央滴入一滴

D、?

(2)利用以上測量數據，寫出單個油酸分子直徑的表達式為—

例8、油酸酒精溶液中每1000mL有油酸0.6mL,用滴管向量

筒內滴50滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加ImLo若把一

滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在

水面展開，穩定后形成的單分子油膜的形狀如圖。

⑴若每一小方格的邊長為30mm,則油酸薄膜的面積為

3

(2)每一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為m;

(3)根據上述數據，估算出油酸分子的直徑為mo

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鞏固練習

1、下列關于布朗運動的說法，正確的是（）

A、布朗運動是液體分子的無規則運動

B、布朗運動是指懸浮在液體中的固體分子的無規則運動

C、布朗運動說明了液體分子與懸浮顆粒之間存在著相互作用力

D、觀察布朗運動會看到，懸浮的顆粒越小，溫度越高，布朗運動越劇烈

2、分子間的相互作用力由引力與斥力共同產生，并隨著分子間距的變化而變化，則（）

A、分子間引力隨分子間距的增大而增大

B、分子間斥力隨分子間距的減小而增大

C、分子間相互作用力隨分子間距的增大而增大

D、分子間相互作用力隨分子間距的減小而增大

3、1g100°C的水和1g100°C的水蒸氣相比較，下列說法正確的是（）

A、分子的平均動能和分子的總動能相同

B、分子的平均動能相同，分子的總動能不同

C、內能相同

D、1g100°C水的內能小于1g100℃水蒸氣的內能

4、若以〃表示水的摩爾質量，，表示在標準狀態下水蒸氣的摩爾體積，。為在標準狀態下水

蒸氣的密度，如為阿伏加德羅常數，以『分別表示每個水分子的質量和體積，下面是四個關

pVuuV

系式：①“=②0="，③出=7④/=不其中（）

mNKV必A

A、①和②都是正確的B、①和③都是正確的

C、③和④都是正確的D、①和④都是正確的

5、兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至不再靠近.在此過程中，下

列說法正確的是.（填正確答案標號）

A、分子力先增大，后一直減小B、分子力先做正功，后做負功

C、分子動能先增大，后減小D、分子勢能先增大，后減小

E、分子勢能和動能之和不變

6、如圖，甲分子固定在坐標原點0,乙分子位于r軸上距原點n的位置.虛線分

別表示分子間斥力F斥和引力F引的變化情況，實線表示分子間的斥力與引力的合

力F合的變化情況.若把乙分子由靜止釋放，則乙分子（）

A、從小到n做加速運動，從n向0做減速運動B、從n到n分子勢能減少

C、從n到n做加速運動，從m到n做減速運動D、從n到n分子勢能先減少后增加

7、（多）如圖，甲分子固定在坐標原點0,乙分子沿x軸運動，兩分子間的分

子勢能Ep與兩分子間距離的變化關系如圖中曲線所示。圖中分子勢能的最小

值為一瓦。若兩分子所具有的總能量為0,則下列說法中正確的是（）

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A、乙分子在P點（x=X2）時，加速度最大B、乙分子在P點（x=X2）時，其動能為&

C、乙分子在Q點（x=xj時，處于平衡狀態D、乙分子的運動范圍為x》xi

8、做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如圖.圖中記錄的是（

A、分子無規則運動的情況

B、某個微粒做布朗運動的軌跡

C、某個微粒做布朗運動的速度一時間圖線

D、按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線

9、下列關于布朗運動的說法，正確的是（）

A、布朗運動證明，組成固體小顆粒的分子在做無規則運動

B、液體溫度越高，懸浮粒子越小，布朗運動越劇烈

C、布朗運動是由液體各部分的溫度不同引起的

D、布朗運動是由液體分子從各個方向對懸浮粒子撞擊作用的不平衡引起的

10、（多）對于分子動理論和物體內能的理解，下列說法正確的是（）

A、溫度高的物體內能不一定大，但分子平均動能一定大

B、外界對物體做功，物體內能一定增加

C、溫度越高，布朗運動越顯著

D、當分子間的距離增大時，分子間作用力就一直減小

E、當分子間作用力表現為斥力時，分子勢能隨分子間距離的減小而增大

11、（多）運用分子動理論的相關知識，判斷下列說法正確的是（）

A、氣體分子單位時間內與單位面積器壁碰撞的次數僅與單位體積內的分子數有關

B、某氣體的摩爾體積為匕每個分子的體積為M，則阿伏加德羅常數可表示為

C、陽光從縫隙射入教室，從陽光中看到的塵埃運動不是布朗運動

D、生產半導體器件時需要在純凈的半導體材料中摻入其他元素，這可以在高溫條件下利用分

子的擴散來完成

E、降低氣體的溫度，氣體分子熱運動的劇烈程度就可減弱

12、（多）墨滴入水，擴而散之，徐徐混勻。關于該現象的分析正確的是（）

A、混合均勻主要是由于碳粒受重力作用

B、混合均勻的過程中，水分子和碳粒都做無規則運動

C、使用碳粒更小的墨汁，混合均勻的過程進行得更迅速

D、墨汁的擴散運動是由于碳粒和水分子發生化學反應引起的

13、已知地球大氣層的厚度h遠小于地球半徑R,空氣平均摩爾質量為M,阿伏加德羅常數為

N,“地面大氣壓強為p。，重力加速度大小為go由此可估算得，地球大氣層空氣分子總數為

，空氣分子之間的平均距離為o

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14、教育部辦公廳和衛生部辦公廳日前聯合發布了《關于進一步加強學校控煙工作的意見》.《意

見》中要求，教師在學校的禁煙活動中應以身作則、帶頭戒煙，通過自身的戒煙，教育、帶動

學生自覺抵制煙草的誘惑.試估算一個高約2.8m,面積約10m2的兩人辦公室，若只有一人

吸了一根煙.求：（1）估算被污染的空氣分子間的平均距離；（2）另一不吸煙者呼吸一次大約吸

入多少個被污染過的空氣分子.（人正常呼吸一次吸入氣體300cm3,一根煙大約吸10次）

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一、固體的微觀結構、晶體和非晶體液晶的微觀結構

1、晶體與非晶體

分類晶體

非晶體

多晶體

比較單晶體

外形規則不規則

熔點確定不確定

物理性質各向異性各向同性

原子排列有規則，但多晶體每個晶體間的排列無規則無規則

有的物質在不同條件下能夠形成不同的形態，同一物質可能以晶體和非晶體

形成與轉化

兩種不同的形態出現，有些非晶體在一定條件下也可轉化為晶體

典型物質石英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香

2、晶體的微觀結構

(1)晶體的微觀結構特點：組成晶體的物質微粒有有規則地、周期性地在空間排列。

⑵用晶體的微觀結構解釋晶體的特點

現象原因

晶體有規則的外形由于內部微粒有規則的排列

晶體各向異性由于內部從任一結點出發在不同方向的相同距離上的微粒數不同

晶體的多形性由于組成晶體的微粒可以形成不同的空間點陣

3、液晶

(1)液晶分子既保持排列有序而顯示各向異性，又可以自由移動位置，保持了液體的流動性。

(2)液晶分子的位置無序使它像液體，排列有序使它像晶體。

⑶液晶分子的排列從某個方向看比較整齊，而從另外一個方向看則是雜亂無章的。

(4)液晶的物理性質很容易在外界的影響下發生改變。

4、毛細現象：浸潤液體在細管中上升的現象以及不浸潤液體在細管中下降的現象.

二、液體的表面張力

1、概念：液體表面各部分間互相吸引的力。

2、作用：液體的表面張力使液面具有收縮到表面積最小的趨勢。

3、方向：表面張力跟液面相切，且跟這部分液面的分界線垂直。

4、大小：液體的溫度越高，表面張力越小；液體中溶有雜質時，表面張力變小；液體的密度

越大，表面張力越大。

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三、飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓相對濕度

1、飽和汽與未飽和汽：（1）飽和汽：與液體處于動態平衡的蒸汽。：（2）未飽和汽：沒有達到

飽和狀態的蒸汽。

2、飽和汽壓：（1）定義：飽和汽所具有的壓強。：（2）特點：液體的飽和汽壓與溫度有關，溫

度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關。

3、相對濕度：空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比。即：相對濕度=

水蒸氣的實際壓強

同溫度水的飽和汽壓

四、氣體分子運動速率的統計分布氣體實驗定律理想氣體

1、氣體和氣體分子運動的特點

2、氣體的壓強：（1）產生原因：由于氣體分子無規則的熱運動，大量的分子頻繁地碰撞器壁產

生持續而穩定的壓力。

（2）大小：氣體的壓強在數值上等于氣體作用在單位面積上的壓力。公式：p=F/So

⑶常用單位及換算關系：①國際單位：帕斯卡，符號：Pa,1Pa=lN/m2o

②常用單位：標準大氣壓（atm）；厘米汞柱（cmHg）。

③換算關系：1atm=76cmHg=l.013X105Pa^l.OX105Pao

3、氣體實驗定律

玻意耳定律查理定律蓋一呂薩克定律

一定質量的某種氣體，在一定質量的某種氣體，在一定質量的某種氣體，在

內容溫度不變的情況下，壓強體積不變的情況下，壓強壓強不變的情況下，體積

與體積成反比與熱力學溫度成正比與熱力學溫度成正比

左=11或色=2隆工資工

表達式PiV：=psV2

P：T：T.T:T：T2V2T2

PP,V

/

圖象V/

/?./_

0V0T0T

4、理想氣體狀態方程

（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。

（2）理想氣體狀態方程：唱=呼或耳=C。

11121

概念辨析

⑴單晶體的所有物理性質都是各向異性的。（）

（2）晶體有天然規則的幾何形狀，是因為物質微粒是規則排列的。（）

⑶液晶是液體和晶體的混合物。（）

（4）船浮于水面上是液體的表面張力作用的結果。（）

⑸水蒸氣達到飽和時，水蒸氣的壓強不再變化，這時蒸發停止。（）

考點探究

例1、［對固體和液體性質的理解］（多）下列說法正確的是（）

A.懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了花粉分子的熱運動

B.空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結果

C.彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質具有各向異性的特點

D.高原地區水的沸點較低，這是高原地區溫度較低的緣故

E.干濕泡濕度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，這是濕泡外紗布中的水蒸發吸熱的結

果

例2、［對空氣濕度的考查］（多）關于空氣濕度，下列說法正確的是（）

A.當人們感到潮濕時，空氣的絕對濕度一定較大

B.當人們感到干燥時，空氣的相對濕度一定較小

C.空氣的絕對濕度用空氣中所含水蒸汽的壓強表示

D.空氣的相對濕度定義為水的飽和汽壓與相同溫度時空氣中所含水蒸汽的壓強之比

二、氣體壓強的計算

1、活塞模型：圖1和圖2是最常見的封閉氣體的兩種方式。

對“活塞模型”類求壓強的問題，其基本的方法就是先對“活塞”進行受力分析，然后根據平

衡條件或牛頓第二定律列方程。圖1中活塞的質量為m,活塞橫截面積為S,外界大氣壓強為

Poo由于活塞處于平衡狀態，所以p0S+mg=pS。則氣體的壓強為p=p。+差。

0

c

PoS

4mg

pS

圖2

圖2中的液柱也可以看成一個活塞，由于液柱處于平衡狀態，所以pS+mg=p°S。

則氣體壓強為p=p0—^=p0—Pgho

2、連通器模型

如圖3,U形管豎直放置。根據帕斯卡定律可知，同一液體中的相同高度處壓強一定相等。所

以氣體B和A的壓強關系可由圖中虛線所示的等高線聯系起來。

則有PB+Pgh2=p,t。；而PA=Po+Pghi,所以氣體B的壓強為；pB=p0+Pg(h1-h2)o

其實該類問題與“活塞模型”并沒有什么本質的區別。熟練后以上壓強的關系式均可直接寫出，

不一定都要從受力分析入手。

例3、若已知大氣壓強為p”在圖中各裝置均處于靜止狀態，圖中液體密度均為P,求被封閉

氣體的壓強。

例4、如圖中兩個汽缸質量均為M,內部橫截面積均為S,兩個活塞的質量均為m,左邊的汽缸

靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。兩個汽缸內分別封閉有一定質量的

空氣A、B,大氣壓為pO,求封閉氣體A、B的壓強各多大？

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三、氣體實驗定律的應用

例5、一定質量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形汽缸內。汽缸壁導熱良好，活塞可

沿汽缸壁無摩擦地滑動。開始時氣體壓強為p,活塞下表面相對于汽缸底部的高度為h,外界

的溫度為T。。現取質量為m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完時，活塞下降了h/4。

若此后外界的溫度變為T,求重新達到平衡后氣體的體積。已知外界大氣的壓強始終保持不變,

重力加速度大小為go

例6、如圖，一底面積為S,內壁光滑的圓柱形容器豎直放置在水平地面上，開口向上，內有

兩個質量均為m的相同活塞A和B；在A與B之間、B與容器底面之間分別封有一定量的同樣

的理想氣體，平衡時體積均為V。已知容器內氣體溫度始終不變，重力加速度大小為g,外界

大氣壓強為P。。現假設活塞B發生緩慢漏氣，致使B最終與容器底面接觸。求活塞A移動的距

離。|

四、氣體狀態變化的圖象問題

\頻

特點

圖線

P

pV=CT（其中C為恒量），

p-V即PV之積越大的等溫線，

溫度越高，線離原點越遠

oV

斜率即

1P=cAk=CT,心

P-v一

斜率越大，溫度越高101/V

X

P

P^T,斜率k=%,即斜

P-T

率超大，體積越小03匕T

V

V=與,斜率k=&,即斜

V-TpP勿

_*4F1

率越大，壓強越小0

PJ<P1

例7、圖為一定質量理想氣體的壓強p與體積V關系圖象，它由狀態A經等容過程到狀態B,

再經等壓過程到狀態C。設A、B、C狀態對應的溫度分別為TA、TB、TC,則下列關系式中正確

的是（）

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A.TWTB，TB<TCB.TQTB，T產TCC.TA>TB,T/TCD.TA=TB,TB>TC

例8、如圖甲是一定質量的氣體由狀態A經過狀態B變為狀態C的V-T圖象。已知氣體在狀

5

態A時的壓強是1.5X10Pao

(1)說出A-B過程中壓強變化的情形，并根據圖象提供的信息，計算圖甲中。的溫度值。

(2)請在圖乙坐標系中，作出該氣體由狀態A經過狀態B變為狀態C的p-T圖象，并在圖線相

應位置上標出字母A、B、Co如果需要計算才能確定的有關坐標值，請寫出計算過程。

甲乙

鞏固練習、

1.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.下列判斷正確的是()

A.甲、乙為非晶體，丙是晶體B.甲、丙為晶體，乙是非晶體

C.甲、丙為非晶體，丙是晶體D.甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體

2、一個有活塞的密閉容器內盛有飽和汽與少量的水，則可能發生的現象是()

A.溫度保持不變，慢慢地推進活塞，容器內壓強會增大

B.溫度保持不變，慢慢地推進活塞，容器內壓強不變

C.溫度保持不變，慢慢地推出活塞，容器內壓強會減小

第15頁共30頁

D.固定活塞而將容器放在沸水中，容器內壓強不變

3、如圖，該裝置可以作為火災報警器使用：U形試管豎直放置，左端

封閉、右端開口，裝入一小段水銀柱封閉一定質量的氣體，試管壁是

導熱的，外界大氣壓恒定.如果蜂鳴器發出響聲，說明試管所在處發

生了火災，下列說法正確的是（）

A.封閉氣體的溫度升高,氣體分子的熱運動變得劇烈，撞擊器壁時對器壁的作用力增大，從

而氣體的壓強一定增大

B.封閉氣體的體積變大,單位體積的分子數減少，從而氣體的壓強一定減小

C.封閉氣體的密度變小,單位時間內打到器壁單位面積上的分子數減少，分子動能增加，氣

體的壓強可能不變

D.封閉氣體的內能增加

4、下列說法中正確的是（）

A.單晶體有固定的熔點，而多晶體沒有固定熔點

B.硬幣或鋼針能浮于水面上，是由于液體表面張力的作用

C.所有的晶體都具有各向異性

D.酒精燈的燈芯利用了毛細現象

5、下列現象中，能說明液體存在表面張力的有（）

A.水品可以停在水面上B.葉面上的露珠呈球形

C.滴入水中的紅墨水很快散開D.懸浮在水中的花粉做無規則運動

6、一定質量的理想氣體，從圖示A狀態開始，經歷了B、C,最后到D狀

態，下列說法中正確的是（）

A.A-B溫度升高，體積不變B.B-C壓強不變，體積變大

C.C-D壓強變小，體積變小D.B點的溫度最高，C點的體積最大

7、一定質量理想氣體的狀態經歷了如圖所示的ab、be、cd、da四個過程,

其中be的延長線通過原點，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與be平行,

則氣體體積在（）

A.ab過程中不斷增加B.be過程中保持不變

C.cd過程中不斷增加D.da過程中保持不變

8、如圖所示，一個橫截面積為S的圓筒形容器豎直放置，金屬圓塊A的上表面是水平的，下

表面是傾斜的，下表面與水平面的夾角為。，圓塊的質量為M,不計圓塊與容器內

壁之間的摩擦，若大氣壓強為p。，則被圓塊封閉在容器中的氣體的壓強p為（

A.po+Mgeos6/SB.p（）/cos0+Mg/（Seos0）

C.po+Mgcos-9/SD.po+Mg/S

9、（多）對下列幾種固體物質的認識，正確的有o

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A.食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體

B.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體

C.天然石英表現為各向異性，是由于該物質的微粒在空間的排列不規則

D.石墨和金剛石的物理性質不同，是由于組成它們的物質微粒排列結構不同

10、（多）如圖，是水的飽和汽壓與溫度關系的圖線，請結合飽和汽

與飽和汽壓的知識判斷下列說法正確的是（）

A.水的飽和汽壓隨溫度的變化而變化，溫度升高，飽和汽壓增大

B.在一定溫度下，飽和汽的分子數密度是不變的

C.當液體處于飽和汽狀態時，液體會停止蒸發現象

水的飽和汽壓與溫度的關系

D.在實際問題中，飽和汽壓包括水蒸氣的氣壓和空氣中其他各種氣體的氣壓

11、在裝有食品的包裝袋中充入氮氣，可以起到保質作用。某廠家為檢測包裝袋的密封性，在

包裝袋中充滿一定量的氮氣，然后密封進行加壓測試。測試時，對包裝袋緩慢地施加壓力。將

袋內的氮氣視為理想氣體，則加壓測試過程中，包裝袋內壁單位面積上所受氣體分子撞擊的作

用力（選填“增大”、“減小”或“不變”），包裝袋內氮氣的內能（選填”增

大”、“減小”或“不變”）。

12、如圖，兩氣缸A、B粗細均勻、等高且內壁光滑，其下部由體積可

忽略的細管連通；A的直徑是B的2倍，A上端封閉，B上端與大氣連通;

兩氣缸除A頂部導熱外，其余部分均絕熱.兩氣缸中各有一厚度可忽略

的絕熱輕活塞a、b,活塞下方充有氮氣，活塞a上方充有氧氣.當大氣

壓為外、外界和氣缸內氣體溫度均為7℃且平衡時，活塞a離氣缸頂的

距離是氣缸高度的1/4,活塞力在氣缸正中間.

（1）現通過電阻絲緩慢加熱氮氣，當活塞8恰好升至頂部時，求氮氣的溫度；

⑵繼續緩慢加熱，使活塞a上升.當活塞a上升的距離是氣缸高度的1/16時，求氧氣的壓強.

13、如圖，兩個側壁絕熱、頂部和底部都導熱的相同氣缸直立放置，氣缸底部和頂部均有細管

連通，頂部的細管帶有閥門K.兩氣缸的容積均為V”氣缸中各有一個絕熱活塞（質量不同，厚

度可忽略）.開始時K關閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體（可視為理想氣體），壓強分別

為P。和p0/3；左活塞在氣缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為％/4.現使氣缸底

與一恒溫熱源接觸，平衡后左活塞升至氣缸頂部，且與頂部剛好沒有接觸；然后打開K,經過

一段時間，重新達到平衡.已知外界溫度為T。，不計活塞與氣缸壁間的摩擦.求：（1）恒溫熱

源的溫度T；（2）重新達到平衡后左氣缸中活塞上方氣體的體積Vx.

A/3

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14、如圖，光滑水平面上放有一質量為M的汽缸，汽缸內放有一質量為m

的可在汽缸內無摩擦滑動的活塞，活塞面積為S.現用水平恒力F向右推

汽缸，最后汽缸和活塞達到相對靜止狀態，求此時缸內封閉氣體的壓強

P.（已知外界大氣壓為P。）

15、底面積S=40cnA高10=15cm的圓柱形汽缸開口向上放置在水平地面上，開口處兩側有

擋板，如圖。缸內有一可自由移動的質量為2kg的活塞封閉了一定質量的理想氣體，不可伸長

的細線一端系在活塞上，另一端跨過兩個定滑輪提著質量為10kg的物體A。開始時，氣體溫

度3=7℃,活塞到缸底的距離L=10cm,物體A的底部離地hi=4cm,對汽缸內的氣體緩慢加

熱使活塞緩慢上升。已知大氣壓p°=l.OXI。'pa,試求:（1）物體A剛觸地時，氣體的溫度;

（2）活塞恰好到達汽缸頂部時，氣體的溫度。

16、扣在水平桌面上的熱杯蓋有時會發生被頂起的現象。如圖，截面積為S的熱杯蓋扣在水平

桌面上，開始時內部封閉氣體的溫度為300K,壓強為大氣壓強poo當封閉氣體溫度上升至303K

時，杯蓋恰好被整體頂起，放出少許氣體后又落回桌面，其內部氣體壓強立刻減為p0,溫度仍

為303K。再經過一段時間，內部氣體溫度恢復到300K。整個過程中封閉氣體均可視為理想氣

體。求：（1）當溫度上升到303K且尚未放氣時，封閉氣體的壓強；（2）當溫度恢復到300K時，

豎直向上提起杯蓋所需的最小力。----O—

s-^TT

第18頁共30頁

熱力學定律與能量守恒定律

一、熱力學第一定律

1、改變物體內能的兩種方式：（1）做功；（2）熱傳遞。

2、熱力學第一定律：（1）內容：一個熱力學系統的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對

它所做的功的和。（2）表達式：AU=Q+W；（3）AU=Q+W中正、負號法則：

物理量

WQ△U

意義符號

+外界對物體做功物體吸收熱量內能增加

—物體對外界做功物體放出熱量內能減少

二、能量守恒定律

1、內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或

者是從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變。

2、條件性：能量守恒定律是自然界的普遍規律，某一種形式的能是否守恒是有條件的。

3、第一類永動機是不可能制成的，它違背了能量守恒定律。

三、熱力學第二定律

1、熱力學第二定律的兩種表述

（D克勞修斯表述：熱量不能自發的從低溫物體傳到高溫物體。

（2）開爾文表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響。或表述

為“第二類永動機是不可能制成的”。

2、用嫡的概念表示熱力學第二定律：在任何自然過程中，一個孤立系統的總端不會減小。

3.熱力學第二定律的微觀意義：一切自發過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行。

4.第二類永動機不可能制成的原因是違背了熱力學第二定律。

概念辨析

（1）為增加物體的內能，必須對物體做功或向它傳遞熱量，做功和熱傳遞的實質是相同的。（）

⑵絕熱過程中，外界壓縮氣體做功20J,氣體的內能可能不變。（）

⑶在給自行車打氣時，會發現打氣筒的溫度升高，這是因為打氣筒從外界吸熱。（）

（4）可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功。（）

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考點探究：

一、對熱力學第一定律的理解

1、熱力學第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種方式改變內能的過程是等效的，而且給出

了內能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關系，即AU=Q+W。

2、幾種特殊情況

⑴若過程是絕熱的，則Q=0,W=AU,外界對物體做的功等于物體內能的增加量。

(2)若過程中不做功，即W=0,則Q=△U,物體吸收的熱量等于物體內能的增加量。

⑶若過程的始末狀態物體的內能不變，EPAU=O,則W+Q=O或W=—Q。外界對物體做的功

等于物體放出的熱量。

例1、下列說法正確的是()

A.物體放出熱量，其內能一定減小B.物體吸收熱量，同時對外做功，其內能可能增加

C.物體對外做功，其內能一定減小D.物體放出熱量，同時對外做功，其內能可能不變

例2、如圖p—V圖中，一定質量的理想氣體由狀態A經過ACB過程至狀態B,氣體對外做功

280J,放出熱量410J；氣體又從狀態B經BDA過程回到狀態A,這一過程中外界對氣體做功

200Jo(l)ACB過程中氣體的內能如何變化？變化了多少？(2)BDA過程中氣體吸收還是放出多

少熱量?

二、對熱力學第二定律的理解

1、對熱力學第二定律關鍵詞的理解：在熱力學第二定律的表述中，“自發地”、“不產生其

他影響”的涵義。

(1)“自發地”指明了熱傳遞等熱力學宏觀現象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助。

(2)“不產生其他影響”的含義是發生的熱力學宏觀過程只在本系統內完成，對周圍環境不產

生熱力學方面的影響。如吸熱、放熱、做功等。

2、熱力學第二定律的實質：自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性。如

熱量Q能自發傳給

(1)高溫物體彳*低溫物體

熱量Q不能自發傳給

能自發地完全轉化為一

不能自發地且不能完全轉化為

能自發膨脹到

(3)氣體體積％?氣體體積V?(較大)

不能自發收縮到

能自發混合成

(4)不同氣體A和B彳尹昆合氣體八片

不能自發分離成

3、兩類永動機的比較

分類第一類永動機第二類永動機

不需要任何動力或燃料，卻能不從單一熱源吸收熱量，使之完全變成

設計要求

斷地對外做功的機器功，而不產生其他影響的機器

不可能制成的

違背能量守恒不違背能量守恒，違背熱力學第二定律

原因

例3、（多）關于熱力學定律，下列說法正確的是（）

A.為了增加物體的內能，必須對物體做功或向它傳遞熱量

B.對某物體做功，必定會使該物體的內能增加

C.可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變為功

D.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體

E.功轉變為熱的宏觀自然過程是不可逆過程

例4、關于兩類永動機和熱力學的兩個定律，下列說法正確的是（）

A.第二類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第一定律

B.第一類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第二定律

C.由熱力學第一定律可知做功不一定改變內能，熱傳遞也不一定改變內能，但同時做功和熱傳

遞一定會改變內能

D.由熱力學第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱源吸收熱量，完全

變成功也是可能的

三、熱力學定律與氣體實驗定律的綜合應用

例5、如圖，一定質量的理想氣體，由狀態a經過ab過程到達狀態b或者經過ac過程到達狀

態co設氣體在狀態b和狀態c的溫度分別為￡和「，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為

和則（）

A、Tb>Tc，Qw>>QacB、Tb>Tc，Q^VQmD、Tb=Tc，QabVQac

例6、如圖甲，用面積為S的活塞在汽缸內封閉著一定質量的理想氣體，活塞上放一祛碼，活

塞和祛碼的總質量為m。現使汽缸內的氣體緩緩按圖乙的規律變化，汽缸內的氣體從狀態A變

化到狀態B。若該過程中氣體內能發生了變化，氣體柱高度增加了AL。外界大氣壓強為p。。

第21頁共30頁

⑴（多）下列說法中正確的是o

A.該過程中汽缸內氣體的壓強始終為pO

B.該過程中氣體的內能不斷增大

C.該過程中氣體不斷從外界吸收熱量

D.氣體在該過程中吸收的熱量大于它對外界做的功

E.A和B兩個狀態，汽缸內壁單位面積單位時間內受到氣體分子撞擊的次數相同

（2）汽缸內氣體的溫度為T1時，氣體柱的高度為L=（用圖中和題目中給出的字母表示）。

（3）若氣體從狀態A變化到狀態B的過程中從外界吸收的熱量為Q,則被封閉氣體的內能變化

了多少？

鞏固練習

1、一定量的氣體在某一過程中，外界對氣體做了8X104J的功，氣體的內能減少了1.2X105

J,則下列各式中正確的是（）

A.W=8X104J,AU=1.2X105J,Q=4X104J

B.W=8X104J,AU=-1.2X105J,Q=-2X105J

C.W=-8X104J,AU=1.2X105J,Q=2X104J

D.W=-8X104J,AU=-1.2X105J,Q=-4X104J

2.根據你學的熱學中的有關知識，判斷下列說法中正確的是（）

A.機械能可以全部轉化為內能，內能也可以全部用來做功以轉化成機械能

B.凡與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量只能從高溫物體傳遞給低溫

物體，而不能從低溫物體傳遞給高溫物體

C.盡管技術不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%制冷機卻可以使溫度降到一293℃

D.第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和

發展，第二類永動機可以制造出來

3.如圖，直立容器內部有被隔板隔開的A、B兩部分氣體，A的密度小，B的密度較大，拿去隔

板，加熱氣體，使兩部分氣體均勻混合，設在此過程中氣體吸熱Q,氣體內能增量為AU,則（）

A.AU=QB.AU<QC.AU>QD.無法比較I,71

A

B

第22頁共30頁

4、一定量的理想氣體從狀態a開始，經歷三個過程ab、be、

原狀態，其p-T圖象如圖.下列判斷正確的是.

A.過程ab中氣體一定吸熱

B.過程be中氣體既不吸熱也不放熱

C.過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱

D.a、b和c三個狀態中，狀態a分子的平均動能最小

E.b和c兩個狀態中，容器壁單位面積單位時間內受到氣體分子撞擊的次數不同

5、一定質量的理想氣體，狀態從A-BfC-D-A的變化過程可用如圖的p-V圖

描述,圖中pl、p2、VI、V2和V3為已知量.

⑴氣體狀態從A到B是過程（填“等容”、“等壓”或“等溫”）.

（2）狀態從B到C的變化過程中，氣體的溫度_（填“升高”、“不變”或“降

低”）.

⑶狀態從C到D的變化過程中，氣體（填“吸熱”或“放熱”）.

（4）狀態從A-B-C-D的變化過程中，氣體對外界所做的總功為

7、根據熱力學第二定律，下列說法中正確的是（）

A.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體

B.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可能從低溫物體傳到高溫物體

C.機械能可以全部轉化為內能，但內能不可能全部轉化為機械能

D.機械能可以全部轉化為內能，內能也可能全部轉化為機械能

8、在如圖容器中，A、B各有一個可自由移動的輕活塞，活塞下是水，上為II

空氣，大氣壓恒定，A、B底部由帶有閥門K的管道相連，整個裝置與外界屋留H

絕熱.原先A中水面比B中高，打開閥門，使A中的水逐漸向B流，最后達假耳色即

到平衡.在這個過程中，下面哪種說法正確（）金昌瑋叁

A.大氣壓對水做功，水的內能增加B.水克服大氣壓力做功，水的內能減少

C.大氣壓對水不做功，水的內能不變D.大氣壓對水不做功，水的內能增加

10、（多）下列過程中，可能發生的是（）

A.某工作物質從高