1、第第1課時分子動理論熱力學定律課時分子動理論熱力學定律 考點一考點一 分子直徑、質量、數目等分子直徑、質量、數目等 微觀量的估算微觀量的估算一、宏觀量與微觀量的相互關系一、宏觀量與微觀量的相互關系1微觀量：分子體積微觀量：分子體積V0、分子直徑、分子直徑d、分子質量、分子質量m0.2宏觀量：物體的體積宏觀量：物體的體積V、摩爾體積、摩爾體積Vm,物體的質物體的質量量m、摩爾質量、摩爾質量M、物體的密度、物體的密度.3相互關系(1)一個分子的質量：m0MNAVmNA.(2)一個分子的體積：V0VmNAMNA(注：對氣體，V0為分子所占空間體積)(3)物體所含的分子數：nVVmNAmVmNA或 n

2、mMNAVMNA.(4)單位質量中所含的分子數：nNAM.二、求解分子直徑時的兩種模型1把分子看做球形：d36V0.2把分子看做小立方體：d3V0.對于氣體， 按上述思路算出的不是分子直徑， 而是氣體分子間的平均距離【例例1】(2016淄博模擬淄博模擬)已知某種氣體的摩爾質量為已知某種氣體的摩爾質量為M,密度為密度為,阿伏加德羅常數為阿伏加德羅常數為NA.則該種氣體中每個分子的質則該種氣體中每個分子的質量為量為_,分子的平均間距為分子的平均間距為_方方 法法 總總 結結微觀量的求解方法微觀量的求解方法(1)分子的大小、分子體積、分子質量屬微觀量分子的大小、分子體積、分子質量屬微觀量, ,直接測

3、量直接測量它們的數值非常困難它們的數值非常困難, ,可以借助較易測量的宏觀量結合摩可以借助較易測量的宏觀量結合摩爾體積、摩爾質量等來估算這些微觀量爾體積、摩爾質量等來估算這些微觀量, ,其中阿伏加德羅其中阿伏加德羅常數是聯系宏觀量和微觀量的橋梁和紐帶常數是聯系宏觀量和微觀量的橋梁和紐帶(2)建立合適的物理模型建立合適的物理模型, ,通常把固體、液體分子模擬為球通常把固體、液體分子模擬為球形或小立方體形氣體分子所占據的空間則建立立方體形或小立方體形氣體分子所占據的空間則建立立方體模型模型1(2016臨沂模擬臨沂模擬)空調在制冷過程中空調在制冷過程中,室內空氣中的水蒸氣室內空氣中的水蒸氣接觸蒸發器

4、接觸蒸發器(銅管銅管)液化成水液化成水,經排水管排走經排水管排走,空氣中水分越來空氣中水分越來越少越少,人會感覺干燥某空調工作一段時間后人會感覺干燥某空調工作一段時間后,排出液化水的排出液化水的體積體積V1.0103cm3.已知水的密度已知水的密度1.0103kg/m3、摩爾、摩爾質量質量M1.810 2kg/mol,阿伏加德羅常數阿伏加德羅常數NA6.01023mol1.試求試求(結果均保留一位有效數字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該液化水中含有水分子的總數N；(2)一個水分子的直徑一個水分子的直徑d. 考點二考點二 分子力、分子勢能與分子間分子力、分子勢能與分子

5、間 距離的關系距離的關系分子力與分子勢能的比較：分子力與分子勢能的比較：【例例2】(多選多選)(2015鄭州模擬鄭州模擬)兩個相距較遠的分子僅兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動在分子力作用下由靜止開始運動,直至不再靠近在此過程直至不再靠近在此過程中中,下列說法正確的是下列說法正確的是_(填正確參考答案標號填正確參考答案標號)A分子力先增大分子力先增大,后一直減小后一直減小B分子力先做正功分子力先做正功,后做負功后做負功C分子動能先增大分子動能先增大,后減小后減小D分子勢能先增大分子勢能先增大,后減小后減小E分子勢能和動能之和不變分子勢能和動能之和不變思路指引：思路指引：分子間作用

6、力是分子間引力和分子間斥力的分子間作用力是分子間引力和分子間斥力的合力合力, ,分子間距離的不同分子間距離的不同, ,分子間作用力有時表現為引力分子間作用力有時表現為引力, ,有時表現為斥力有時表現為斥力, ,如果分力做負功如果分力做負功, ,分子勢能就增加分子勢能就增加, ,如如果分力做正功果分力做正功, ,分子勢能就減小分子勢能就減小解析：解析：分子力分子力F與分子間距離的關系是：當與分子間距離的關系是：當rr0時時, ,F為引力；綜上可知為引力；綜上可知, ,當兩個分當兩個分子由相距較遠逐漸達到最近過程中分子力是先變大再變小后又子由相距較遠逐漸達到最近過程中分子力是先變大再變小后又變大變

7、大, ,故選項故選項A錯誤；分子力為引力時錯誤；分子力為引力時, ,隨著分子間距離的減小隨著分子間距離的減小, ,分子力做正功分子力做正功, ,分子勢能減小分子勢能減小, ,分子力為斥力時分子力為斥力時, ,隨著分子距離隨著分子距離減小減小, ,分子力做負功分子力做負功, ,分子勢能增大分子勢能增大, ,故選項故選項B正確正確, ,選項選項D錯誤；錯誤；因為僅有分子力作用因為僅有分子力作用, ,故只有分子動能和分子勢能之間轉化故只有分子動能和分子勢能之間轉化, ,即即分子勢能減小時分子動能增大分子勢能減小時分子動能增大, ,分子勢能增大時分子動能減小分子勢能增大時分子動能減小, ,其總和不變其

8、總和不變, ,故選項故選項C、E正確正確. 參考答案：參考答案：BCE2(多選多選)(2016徐州質檢徐州質檢)如圖所示是分子間引力或斥力大小如圖所示是分子間引力或斥力大小隨分子間距離變化的圖象隨分子間距離變化的圖象,由此可知由此可知()Aab表示引力圖線表示引力圖線Bcd表示引力圖線表示引力圖線C當分子間距離當分子間距離r等于兩圖線交點等于兩圖線交點e的橫坐標時的橫坐標時,分子力一定分子力一定為零為零D當分子間距離當分子間距離r等于兩圖線交點等于兩圖線交點e的橫坐標時的橫坐標時,分子勢能一分子勢能一定最小定最小E當分子間距離當分子間距離r等于兩圖線交點等于兩圖線交點e的橫坐標時的橫坐標時,分

9、子勢能一分子勢能一定為零定為零解析：解析：在在Fr圖象中圖象中, ,隨隨r增加增加, ,斥力變化快斥力變化快, ,所以所以ab為引力為引力圖線圖線, ,A對對, ,B錯；兩圖象相交點錯；兩圖象相交點e為分子所受的引力和斥力大為分子所受的引力和斥力大小相等小相等, ,即分子間相互作用的受力平衡位置即分子間相互作用的受力平衡位置, ,分子力為分子力為0, ,分分子勢能最小子勢能最小, ,但不一定為但不一定為0, ,故故C、D對對, ,E錯錯參考答案：參考答案：ACD 考點三考點三 熱力學第一定律的理解應用熱力學第一定律的理解應用1在在UQW中中,W表示做功情況表示做功情況,說明內能和其他形式說明內

10、能和其他形式的能可以相互轉化；的能可以相互轉化；Q表示吸熱或放熱的情況表示吸熱或放熱的情況,說明內能可說明內能可以從一個物體轉移到另一個物體以從一個物體轉移到另一個物體,而而UQW是能量守是能量守恒定律的具體體現恒定律的具體體現2三種特殊情況三種特殊情況(1)若過程是絕熱的若過程是絕熱的,則則Q0,WU,外界對物體做的功等外界對物體做的功等于物體內能的增加于物體內能的增加(2)若過程中不做功若過程中不做功,即即W0,QU,物體吸收的熱量等于物體吸收的熱量等于物體內能的增加物體內能的增加(3)若過程的始、末狀態物體的內能不變若過程的始、末狀態物體的內能不變,即即U0,則則WQ0或或WQ,外界對物

11、體做的功等于物體放出的熱量外界對物體做的功等于物體放出的熱量3溫度、內能、熱量、功的比較溫度、內能、熱量、功的比較【例例3】(多選多選)(2014廣東卷廣東卷)用密封性好、充滿氣體用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品的塑料袋包裹易碎品,如圖所示如圖所示,充氣袋四周被擠壓時充氣袋四周被擠壓時, 假假設袋內氣體與外界無熱交換設袋內氣體與外界無熱交換,則袋內氣體則袋內氣體()A體積減小體積減小,內能增大內能增大B體積減小體積減小,壓強減小壓強減小C對外界做負功對外界做負功,內能增大內能增大D對外界做正功對外界做正功,壓強減小壓強減小3(2016濟南模擬濟南模擬)一定質量的氣體一定質量的氣體,在從狀

12、態在從狀態1變化到狀變化到狀態態2的過程中的過程中,吸收熱量吸收熱量280 J,并對外做功并對外做功120 J,試問：試問：(1)這些氣體的內能發生了怎樣的變化？這些氣體的內能發生了怎樣的變化？(2)如果這些氣體又返回原來的狀態如果這些氣體又返回原來的狀態,并放出了并放出了240 J的熱的熱量量,那么在返回的過程中是氣體對外界做功那么在返回的過程中是氣體對外界做功,還是外界對氣還是外界對氣體做功？做功多少？體做功？做功多少？解析：解析：(1)由熱力學第一定律可得由熱力學第一定律可得UWQ120 J280 J160 J, ,氣體的內能增加了氣體的內能增加了160 J.(2)由于氣體的內能僅與狀態

13、有關由于氣體的內能僅與狀態有關, ,所以氣體從狀態所以氣體從狀態2回到狀回到狀態態1的過程中內能的變化量應等于從狀態的過程中內能的變化量應等于從狀態1到狀態到狀態2的過程的過程中內能的變化量中內能的變化量, ,則從狀態則從狀態2到狀態到狀態1的內能應減少的內能應減少160 J, ,即即U160 J, ,又又Q240 J, ,根據熱力學第一定律得根據熱力學第一定律得UWQ, ,所以所以WUQ160 J(240 J)80 J, ,即外界對氣體做功即外界對氣體做功80 J.參考答案：參考答案：(1)增加了增加了160 J (2)外界對氣體做功外界對氣體做功80 J 考點四考點四 對熱力學第二定律的理

14、解對熱力學第二定律的理解1在熱力學第二定律的表述中在熱力學第二定律的表述中, ,“自發地自發地”“”“不產生其他不產生其他影響影響”的涵義的涵義 (1)“自發地自發地”指明了熱傳遞等熱力學宏觀現象的方向性指明了熱傳遞等熱力學宏觀現象的方向性,不不需要借助外界提供能量的幫助需要借助外界提供能量的幫助(2)“不產生其他影響不產生其他影響”的涵義是發生的熱力學宏觀過程只的涵義是發生的熱力學宏觀過程只在本系統內完成在本系統內完成,對周圍環境不產生熱力學方面的影對周圍環境不產生熱力學方面的影響如吸熱、放熱、做功等響如吸熱、放熱、做功等2熱力學第二定律的實質熱力學第二定律的實質熱力學第二定律的每一種表述熱

15、力學第二定律的每一種表述,都揭示了大量分子參與宏都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性觀過程的方向性,進而使人們認識到自然界中進行的涉及進而使人們認識到自然界中進行的涉及熱現象的宏觀過程都具有方向性熱現象的宏觀過程都具有方向性3熱力學過程方向性實例熱力學過程方向性實例【例例4】(2016秦皇島模擬秦皇島模擬)根據你學過的熱學中的有關根據你學過的熱學中的有關知識知識,判斷下列說法中正確的是判斷下列說法中正確的是()A機械能可以全部轉化為內能機械能可以全部轉化為內能,內能也可以全部用來做內能也可以全部用來做功轉化成機械能功轉化成機械能B凡與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性凡與熱現象有關的宏觀過程都具

16、有方向性,在熱傳遞在熱傳遞中中,熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體,而不能從低溫物而不能從低溫物體傳遞給高溫物體體傳遞給高溫物體C盡管技術不斷進步盡管技術不斷進步,熱機的效率仍不能達到熱機的效率仍不能達到100%,制制冷機卻可以使溫度降到冷機卻可以使溫度降到293 D第一類永動機違背能量守恒定律第一類永動機違背能量守恒定律,第二類永動機不違第二類永動機不違背能量守恒定律背能量守恒定律,隨著科技的進步和發展隨著科技的進步和發展,第二類永動機可第二類永動機可以制造出來以制造出來解析：解析：機械能可以全部轉化為內能機械能可以全部轉化為內能, ,而內能在引起其他變化時而內

17、能在引起其他變化時也可以全部轉化為機械能也可以全部轉化為機械能, ,A正確；凡與熱現象有關的宏觀過正確；凡與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性程都具有方向性, ,在熱傳遞中在熱傳遞中, ,熱量可以自發地從高溫物體傳遞熱量可以自發地從高溫物體傳遞給低溫物體給低溫物體, ,也能從低溫物體傳遞給高溫物體也能從低溫物體傳遞給高溫物體, ,但必須借助外界但必須借助外界的幫助的幫助, ,B錯誤；盡管科技不斷進步錯誤；盡管科技不斷進步, ,熱機的效率仍不能達到熱機的效率仍不能達到100%, ,制冷機也不能使溫度降到制冷機也不能使溫度降到293 , ,只能無限接近只能無限接近273.15 , ,卻永遠不能達到卻

18、永遠不能達到, ,C錯誤；第一類永動機違背能量守錯誤；第一類永動機違背能量守恒定律恒定律, ,第二類永動機不違背能量守恒定律第二類永動機不違背能量守恒定律, ,而是違背了熱力學而是違背了熱力學第二定律第二定律, ,第二類永動機不可能制造出來第二類永動機不可能制造出來, ,D錯誤錯誤參考答案：參考答案：A4(多選多選)關于熱力學定律關于熱力學定律,下列說法正確的是下列說法正確的是()A為了增加物體的內能為了增加物體的內能,必須對物體做功或向它傳遞熱必須對物體做功或向它傳遞熱量量B對某物體做功對某物體做功,必定會使該物體的內能增加必定會使該物體的內能增加C可以從單一熱源吸收熱量可以從單一熱源吸收熱

19、量,使之完全變為功使之完全變為功D不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體E功轉變為熱的實際宏觀過程是不可逆過程功轉變為熱的實際宏觀過程是不可逆過程解析：解析：內能的改變可以通過做功或熱傳遞進行內能的改變可以通過做功或熱傳遞進行, ,故故A正確；正確；對某物體做功對某物體做功, ,若物體向外放熱若物體向外放熱, ,則物體的內能不一定增則物體的內能不一定增加加, ,B錯誤；在引起其他變化的情況下錯誤；在引起其他變化的情況下, ,從單一熱源吸收熱從單一熱源吸收熱量可以將其全部變為功量可以將其全部變為功, ,C正確；在引起其他變化的情況正確；在引起其他變化的情況下下, ,可以將熱量從低溫物體傳向高溫物體可以將熱量從低