專題十四熱學(xué)命題熱點常考題型(1)分子動理論，晶體、非晶體、液體及表面張力；(2)氣體實驗定律和理想狀態(tài)方程的應(yīng)用；(3)熱力學(xué)定律與氣體實驗定律的結(jié)合；(4)與生活實際相關(guān)的熱學(xué)問題．選擇題計算題高頻考點·能力突破考點一分子動理論固體與液體1．必須注意的“三點”(1)分子直徑的數(shù)量級是10－10m；分子永不停息地做無規(guī)則運動．(2)球體模型(適用于固體、液體)，立方體模型(適用于氣體)．(3)晶體、非晶體的關(guān)鍵性區(qū)別為是否具有固定的熔點，只有單晶體才可能具有各向異性．2．必須弄清分子力和分子勢能理想氣體沒有分子勢能(1)分子力：分子間引力與斥力的合力．分子間距離增大，引力和斥力均減小；分子間距離減小，引力和斥力均增大，但斥力總比引力變化得快．(2)分子勢能：分子力做正功，分子勢能減小；分子力做負功，分子勢能增大；當(dāng)分子間距為r0(分子間的距離為r0時，分子間作用的合力為0)時，分子勢能最小．例1[2022·河北高三一模](多選)下列說法正確的是()A.圖甲為中間有隔板的絕熱容器，隔板左側(cè)裝有溫度為T的理想氣體，右側(cè)為真空．現(xiàn)抽掉隔板，氣體的最終溫度仍為TB．圖乙為布朗運動示意圖，懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞的液體分子越多，撞擊作用的不平衡性表現(xiàn)得越明顯C．圖丙為同一氣體在0℃和100℃兩種不同情況下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線，兩圖線與橫軸所圍面積不相等D．圖丁中，液體表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，液體表面層中分子間的作用力表現(xiàn)為引力[解題心得]預(yù)測1[2022·江蘇沖刺卷]北京冬奧會的雪花形主火炬由96塊小雪花和6個橄欖枝組成．關(guān)于雪花的下列說法正確的是()A．一片雪花大約由1000個水分子組成B．雪花融化成的水是液態(tài)的晶體C．雪花是水蒸氣凝華時形成的晶體D．沒有兩片雪花是相同的，因此雪花不屬于晶體預(yù)測2(多選)2021年8月5日，在東京奧運會跳水女子10m臺決賽中，14歲的全紅嬋以總分466.2拿到金牌，并打破了世界紀(jì)錄．她的五次跳水中有三次滿分，嫻熟的動作和標(biāo)準(zhǔn)的姿勢不禁讓李小鵬感嘆：我扔個硬幣濺起的水花都比她跳水的水花大．下列說法正確的是()A．運動員出水后泳衣上的水很快滑落，這是因為制造泳衣的材料對水不浸潤B．運動員入水過程中，在水中產(chǎn)生的氣泡內(nèi)的氣體壓強大于大氣壓C．運動員入水激起的水花中，很多接近球形，這是水的表面張力的作用D．運動員入水后，身體周圍會出現(xiàn)一些小氣泡，這些小氣泡在做無規(guī)則的布朗運動考點二氣體實驗定律和理想狀態(tài)方程的應(yīng)用對三個氣體實驗定律的理解(1)定律在溫度不太低、壓強不太大的情況下適用：中學(xué)階段，所涉及的計算題一般都適用(2)一定質(zhì)量的理想氣體做等容變化時，氣體的壓強跟攝氏溫度不成正比；(3)氣體做等容變化時，氣體壓強的變化量與溫度的變化量成正比，即p1T1＝p例2[2022·全國甲卷，節(jié)選]如圖，容積均為V0、缸壁可導(dǎo)熱的A、B兩汽缸放置在壓強為p0、溫度為T0的環(huán)境中；兩汽缸的底部通過細管連通，A汽缸的頂部通過開口C與外界相通；汽缸內(nèi)的兩活塞將缸內(nèi)氣體分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第Ⅱ、Ⅲ部分的體積分別為18V0和14V(1)將環(huán)境溫度緩慢升高，求B汽缸中的活塞剛到達汽缸底部時的溫度；(2)將環(huán)境溫度緩慢改變至2T0，然后用氣泵從開口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體，求A汽缸中的活塞到達汽缸底部后，B汽缸內(nèi)第Ⅳ部分氣體的壓強．[試解]預(yù)測3[2022·江蘇沖剌卷]如圖，某材料制備系統(tǒng)由供氣瓶、反應(yīng)室、加熱器和真空泵等設(shè)備組成．供氣瓶的容積為20L，儲存的氣體壓強為3.0×105Pa，反應(yīng)室的容積為10L．制備材料前，反應(yīng)室處于真空狀態(tài)，關(guān)閉所有閥門．制備材料時，先打開閥門1，供氣瓶向反應(yīng)室緩慢供氣，當(dāng)反應(yīng)室氣壓達到1.0×102Pa時，關(guān)閉閥門1；對反應(yīng)室內(nèi)氣體緩慢加熱，使其從室溫25℃升到200℃，進行材料合成．實驗結(jié)束后，待反應(yīng)室溫度降至室溫，將其抽至真空狀態(tài)．環(huán)境溫度恒定，忽略材料體積，氣體不參與反應(yīng)．(1)加熱后，求反應(yīng)室內(nèi)氣體的壓強(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．(2)當(dāng)供氣瓶剩余氣體壓強降到1.5×105Pa時，需更換新的供氣瓶，供氣瓶最多能給反應(yīng)室充氣多少次？[試解]預(yù)測4如圖甲所示，粗細均勻的足夠長玻璃管的一端開口，另一端封閉，管的橫截面積S＝10cm2，沿水平方向放置時，一段長h＝38cm的水銀柱封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，管內(nèi)氣柱長度L1＝30cm，大氣壓強恒為p0＝76cmHg，室內(nèi)熱力學(xué)溫度恒為T1＝300K．現(xiàn)將玻璃管沿逆時針方向緩慢轉(zhuǎn)過90°.取76cmHg＝1×105Pa.(1)求穩(wěn)定后管內(nèi)氣柱的長度；(2)使玻璃管的封閉端浸入冰水混合物中，管內(nèi)氣體的溫度緩慢降低，求管內(nèi)氣體的溫度降低的過程中，水銀柱對管內(nèi)氣體做的功．[試解]考點三熱力學(xué)定律和氣體定律的結(jié)合熱力學(xué)定律與氣體實驗定律問題的處理方法(1)氣體實驗定律研究對象是一定質(zhì)量的理想氣體．(2)解決具體問題時，分清氣體的變化過程是求解問題的關(guān)鍵，根據(jù)不同的變化，找出與之相關(guān)的氣體狀態(tài)參量，利用相關(guān)規(guī)律解決．(3)對理想氣體，只要體積變化，外界對氣體(或氣體對外界)就要做功，如果是等壓變化，W＝pΔV；只要溫度發(fā)生變化，其內(nèi)能就發(fā)生變化．(4)結(jié)合熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q求解問題．例3[2022·全國甲卷，節(jié)選](多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，其過程如p-T圖上從a到b的線段所示。在此過程中________．A.氣體一直對外做功B．氣體的內(nèi)能一直增加C．氣體一直從外界吸熱D．氣體吸收的熱量等于其對外做的功E．氣體吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量[解題心得]例4一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的A→B→C→D→A循環(huán)，該過程每個狀態(tài)可視為平衡態(tài)．下列說法中正確的是()A．狀態(tài)A氣體分子的平均動能比狀態(tài)B氣體分子的平均動能大B．狀態(tài)C到狀態(tài)D，氣體的內(nèi)能保持不變C．狀態(tài)B到狀態(tài)C，氣體將放出熱量D．狀態(tài)D到狀態(tài)A，氣體對外做功[解題心得]預(yù)測5[2022·山東沖刺卷](多選)一定質(zhì)量的理想氣體，從初始狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B、C、D再回到狀態(tài)A，其體積V與溫度T的關(guān)系如圖所示．圖中TA、VA和TD為已知量，則下列說法正確的是()A．從狀態(tài)A到B，氣體經(jīng)歷的是等壓過程B．從B到C的過程中，氣體的內(nèi)能減小C．從C到D的過程中，氣體向外放熱D．氣體在狀態(tài)D時的體積VD＝T預(yù)測6[2022·遼寧模擬卷]真空泵抽氣腔與容器相連，活塞向左運動時即從容器中抽氣，活塞向右運動時閥門自動關(guān)閉，將進入氣腔內(nèi)的氣體全部排出，示意圖如圖甲．設(shè)抽氣過程中抽氣腔與容器中的氣體壓強始終相等，每次抽氣活塞均從抽氣腔最右端移動至最左端．已知容器的容積為V0，抽氣腔的容積為nV0，初始時刻氣體壓強為p0.(1)若抽氣過程中氣體的溫度保持不變，求第一次抽氣后容器中氣體的壓強p；(2)若在絕熱的條件下，某次抽氣過程中，氣體壓強p隨體積V變化的規(guī)律如圖乙，求該過程氣體內(nèi)能的變化量ΔU.[試解]素養(yǎng)培優(yōu)·情境命題與生活實際相關(guān)的熱學(xué)問題情境1為了有效控制新冠疫情傳播，在轉(zhuǎn)移患者時采用專用的負壓救護車，負壓救護車的核心是負壓艙．它不工作時為開放狀態(tài)，工作時通過頂部循環(huán)過濾的進、排氣高效凈化系統(tǒng)保證負壓艙內(nèi)為微負壓環(huán)境及內(nèi)部空氣流通，為疑似病人提供新鮮空氣，同時保護周圍人員及周圍環(huán)境不受病源體污染．已知大氣壓強為p0，環(huán)境溫度為T0.負壓艙正常工作時內(nèi)部溫度比環(huán)境溫度高了k1T0，內(nèi)部壓強比外界低了k2P0.空氣視為理想氣體，物理量的單位均為國際單位制，常數(shù)k1和k2均遠小于1.則負壓艙從開放狀態(tài)轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài)需向外界排出的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的比值為()A．k1k2 C．k1k1-k[解題心得]情境2[2022·重慶質(zhì)檢]可折疊輪椅(RevolveAir)的發(fā)明為參加北京冬殘奧會的運動員的出行提供了便利．該輪椅只需簡單幾步，能縮至不到20L的拉桿箱大小，并可帶上飛機放入行李艙．若輪椅折疊收入箱中時，輪胎中空氣全部被排盡，打開使用時需重新充氣．已知大氣壓強為p0且保持不變，某次在室溫下(27℃)對輪胎充氣，使輪胎內(nèi)壓強達到4p0.單邊輪胎充滿氣時內(nèi)部氣體體積為V0，且充好后輪胎不漏氣．(1)若打氣筒每次充入0.1V0的壓強為p0的空氣，則對單邊輪胎共需打氣多少次？(2)若運動員坐上輪椅后，輪胎內(nèi)氣體體積變?yōu)?415V0，要使輪胎內(nèi)壓強不超過4.5p0，則行駛時胎內(nèi)氣體溫度應(yīng)不超過多少攝氏度？(不考慮行駛過程中胎內(nèi)氣體體積的變化，取T＝273＋[試解]情境3[2022·廣東押題卷]“拔火罐”是我國傳統(tǒng)醫(yī)療的一種手段．如圖所示，醫(yī)生先用點燃的酒精棉球加熱小罐內(nèi)的空氣，隨后迅速把小罐倒扣在需要治療的部位，冷卻后小罐便緊貼在皮膚上．已知小罐質(zhì)量m＝0.1kg，開口部位的直徑d＝5cm.設(shè)加熱后小罐內(nèi)的空氣溫度t＝77℃，室溫t0＝21℃，大氣壓p0＝1.0×105Pa，不考慮因皮膚被吸入罐內(nèi)導(dǎo)致空氣體積的變化．取g＝10m/s2.當(dāng)罐內(nèi)空氣變?yōu)槭覝貢r．(1)求此時罐內(nèi)氣體的壓強p；(2)計算此時小罐對皮膚的壓力F；并說明若考慮因皮膚被吸入罐內(nèi)導(dǎo)致空氣體積的變化，上述壓力F的數(shù)值比真實值偏大還是偏小．[試解]情境4新冠肺炎疫情期間，某班級用于消毒的噴壺示意圖如圖甲所示．壺的容積為1.5L，內(nèi)含1.0L的消毒液．閉合閥門K，緩慢向下壓壓桿A，每次可向瓶內(nèi)儲氣室充入0.05L的1.0atm的空氣，多次下壓后，壺內(nèi)氣體壓強變?yōu)?.0atm時，按下按柄B，閥門K打開，消毒液從噴嘴處噴出．儲氣室內(nèi)氣體可視為理想氣體，充氣和噴液過程中溫度保持不變，1.0atm＝1.0×105Pa.(1)求充氣過程向下壓壓桿A的次數(shù)和打開閥門K后最多可噴出液體的體積；(2)噴液全過程，氣體狀態(tài)變化的等溫線近似看成一段傾斜直線，如圖乙所示，估算全過程壺內(nèi)氣體從外界吸收的熱量．[試解]專題十四熱學(xué)高頻考點·能力突破考點一例1解析：右側(cè)為真空，氣體自由膨脹，“沒有做功對象”，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q，做功W＝0，因為是絕熱容器，所以沒有熱交換，即Q＝0，因此內(nèi)能不變，理想氣體的內(nèi)能由溫度決定，所以溫度不變，所以A正確；懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間跟它相撞的液體分子越多，撞擊作用的平衡性表現(xiàn)的越明顯，所以B錯誤；由丙圖可知，在0℃和100℃兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于1，即相等，所以C錯誤；液體表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，液體表面層中分子間的作用力表現(xiàn)為引力，即液體的表面張力，所以D正確．答案：AD預(yù)測1解析：一片雪花大約由大量的水分子組成，遠大于1000個，A錯誤；雪花融化成的水不是晶體，故B錯誤；根據(jù)物態(tài)變化可知，雪花是水蒸氣凝華時形成的晶體，故C正確；雪花是晶體，故D錯誤．答案：C預(yù)測2解析：運動員出水后泳衣上的水很快滑落，這是因為泳衣由對水不浸潤的材料制成，故A正確；運動員入水后，水下氣泡內(nèi)的氣體壓強大于大氣壓，故B正確；運動員入水激起的水花接近球形，這是表面張力的作用，故C正確；運動員入水后，身體周圍會有一些小氣泡做無規(guī)則的運動，這些小氣泡的運動不是布朗運動，故D錯誤．答案：ABC考點二例2解析：(1)選第Ⅳ部分氣體為研究對象，在B汽缸中的活塞到達汽缸底部的過程中發(fā)生等壓變化：V0-14V0T0＝V(2)以第Ⅱ、Ⅲ部分氣體整體為研究對象，溫度由T0升至2T0過程，由理想氣體狀態(tài)方程：p018V0+14V0T0＝p1V12T0.對第Ⅳ部分氣體，溫度由答案：(1)43T0(2)94預(yù)測3解析：(1)根據(jù)查理定律得p1T解得p2＝T2T1p(2)設(shè)可以供n次，則根據(jù)玻意耳定律得p0V0＝np1V1+p答案：(1)159Pa(2)3000次預(yù)測4解析：(1)設(shè)穩(wěn)定后管內(nèi)氣柱的長度為L2，對管內(nèi)封閉氣體初態(tài)時p1＝p0＝76cmHgV1＝L1S，T1＝300K末態(tài)時p2＝(76＋38)cmHg＝114cmHgV2＝L2S根據(jù)玻意耳定律有p1V1＝p2V2，解得L2＝20cm.(2)設(shè)穩(wěn)定后管內(nèi)氣柱的長度為L3V3＝L3S，T3＝273K氣體發(fā)生等壓變化，有V2T2＝V3T水銀柱對管內(nèi)氣體做的功W＝p2(L2－L3)S解得W＝2.7J.答案：(1)20cm(2)2.7J考點三例3解析：p-T圖線過坐標(biāo)原點，因此氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b發(fā)生等容變化，氣體沒有對外做功，A、D錯誤；從狀態(tài)a到狀態(tài)b氣體溫度升高，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增加，B正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知氣體從外界吸熱，且吸收的熱量等于其內(nèi)能增加量，C、E正確．答案：BCE例4解析：由圖可知A狀態(tài)的壓強、體積都比B狀態(tài)的小，由理想氣體狀態(tài)方程pAVATA＝pBVBTB，得TA<TB，溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高分子平均動能越大，即：狀態(tài)B時，氣體分子的平均動能比狀態(tài)A時氣體分子的平均動能大，故A錯誤；由圖可知D狀態(tài)的壓強、體積都比C狀態(tài)的小，由理想氣體狀態(tài)方程pCVCTC＝PDVDTD，得TD<TC，因為一定量的理想氣體內(nèi)能由氣體溫度決定，溫度越高氣體內(nèi)能越大，故B錯誤；由圖可知C狀態(tài)的壓強比B狀態(tài)的小，兩狀態(tài)的體積相同，由查理定律pT＝C知TB>TC，所以氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C內(nèi)能減小，ΔU<0，W＝0答案：C預(yù)測5解析：從狀態(tài)A到B，氣體經(jīng)歷的是等容過程，所以A錯誤；從B到C的過程中，溫度不變，則氣體的內(nèi)能不變，所以B錯誤；從C到D的過程中，氣體溫度降低，氣體內(nèi)能減小ΔU<0，體積減小，則外界對氣體做正功W>0，根據(jù)熱力第一定律ΔU＝W＋Q可知，Q<0則氣體向外放熱，所以C正確；從狀態(tài)D到A，氣體經(jīng)歷的是等壓過程，根據(jù)VDTD＝VATA解得VD＝T答案：CD預(yù)測6解析：(1)等溫變化，第一次抽氣p0V0＝p(V0＋nV0)得p＝p0(2)絕熱過程可知Q＝0又有W