高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題14 熱學(xué)課件.ppt

《高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題14 熱學(xué)課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題14 熱學(xué)課件.ppt（33頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1 專題14熱學(xué) 考點(diǎn)48分子動(dòng)理論內(nèi)能 考點(diǎn)49氣體 固體和液體 考點(diǎn)50熱力學(xué)定律與能量守恒定律 考點(diǎn)51實(shí)驗(yàn) 用油膜法估測分子大小 考點(diǎn)52熱學(xué)綜合問題 2 考點(diǎn)48分子動(dòng)理論內(nèi)能 1 分子動(dòng)理論 1 物體是由大量分子組成的 分子的大小 分子直徑的數(shù)量級為10 10m 分子質(zhì)量的數(shù)量級為10 26kg 分子直徑估測方法 油膜法 阿伏伽德羅常數(shù) 1mol的任何物質(zhì)中含有NA 6 02 1023個(gè)分子 2 分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 擴(kuò)散現(xiàn)象 不同物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象叫做擴(kuò)散 擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 3 布朗運(yùn)動(dòng) 指懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 微粒越小 溫度越高 布朗運(yùn)動(dòng)越明顯 3 分子間存在相互的作用力分子間同時(shí)存在引力和斥力 分子力是分子間引力和斥力的合力 2 物體的內(nèi)能 1 分子平均動(dòng)能 分子由于做熱運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)能叫分子動(dòng)能 物體內(nèi)所有分子動(dòng)能的平均值叫分子平均動(dòng)能 2 分子的勢能 由分子間相對位置決定的勢能叫分子勢能 固體和液體的分子勢能與物體的體積有關(guān) 3 物體的內(nèi)能 物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能 考點(diǎn)48分子動(dòng)理論內(nèi)能 4 決定內(nèi)能的因素 微觀上 分子動(dòng)能 分子勢能 分子個(gè)數(shù) 宏觀上 溫度 體積 物質(zhì)的量 改變物體內(nèi)能有兩種方式 做功 熱傳遞 內(nèi)能的改變由熱力學(xué)第一定律決定 考點(diǎn)48分子動(dòng)理論內(nèi)能 5 考法1布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)的比較 6 考點(diǎn)48分子動(dòng)理論內(nèi)能 7 考法2利用阿伏伽德羅常數(shù)進(jìn)行微觀量的估算 1 靈活運(yùn)用兩種微觀模型對液體 固體來說 可以將分子看成是一個(gè)個(gè)緊挨在一起的小球 也可認(rèn)為這些分子是一個(gè)個(gè)緊密排列的立方體 如圖所示 1 球體模型 分子的直徑為 2 立方體模型 分子的直徑為 這兩種分子模型計(jì)算出的直徑數(shù)量級相同 考點(diǎn)48分子動(dòng)理論內(nèi)能 8 考點(diǎn)48分子動(dòng)理論內(nèi)能 9 3 注意一個(gè)問題由于固體和液體中分子間距離較小 則可以近似表示每個(gè)分子的體積 而氣體分子間的距離很大 用只能表示每個(gè)氣體分子平均占據(jù)的空間 那么就可以表示氣體分子間的平均距離了 考點(diǎn)48分子動(dòng)理論內(nèi)能 10 考法3分子間作用力和分子勢能隨分子間距的變化規(guī)律 考點(diǎn)48分子動(dòng)理論內(nèi)能 11 考點(diǎn)49氣體 固體和液體 1 氣體 1 描述氣體狀態(tài)的物理量 溫度 體積 壓強(qiáng) 2 氣體的壓強(qiáng) 產(chǎn)生原因 大量氣體分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)對器壁碰撞而產(chǎn)生 氣體作用在器壁單位面積上的壓力叫壓強(qiáng) 決定因素 宏觀上取決于氣體的體積和溫度 微觀上取決于單位體積內(nèi)的分子數(shù) 分子數(shù)密度 和分子平均動(dòng)能 單位 國際單位是帕 Pa 常用單位有 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 atm 厘米汞柱 cmHg 和毫米汞柱 mmHg 換算關(guān)系是 1atm 76cmHg 1 013 105Pa 1mmHg 133Pa 12 3 氣體實(shí)驗(yàn)定律 玻意耳定律 等溫變化 p1V1 p2V2或pV C 查理定律 等容變化 蓋 呂薩克定律 等壓變化 理想氣體狀態(tài)方程 2 固體和液體 1 固體分為晶體和非晶體兩類 晶體又分為單晶體和多晶體 2 液體 液體的表面張力 液體的表面分子間的引力稱為表面張力 表面張力使液體表面收縮而繃緊 跟液面相切 跟這部分液面的分界線垂直 考點(diǎn)49氣體 固體和液體 13 液晶 液晶是一種特殊的物質(zhì) 它既具有液體的流動(dòng)性 又具有晶體的各向異性 液晶在顯示器方面具有廣泛的應(yīng)用 3 飽和汽 飽和汽壓和相對濕度 1 飽和汽 在密閉容器中的液體不斷蒸發(fā) 液面上的蒸汽也不斷凝結(jié) 當(dāng)這兩個(gè)同時(shí)存在的過程達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí) 液面上的蒸汽叫飽和汽 而沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽叫做未飽和汽 2 飽和汽壓 飽和汽的壓強(qiáng)叫做飽和汽壓 飽和汽壓與溫度的高低有關(guān) 溫度升高時(shí) 飽和汽壓也增大 飽和汽壓與體積的大小無關(guān) 3 相對濕度 在某一溫度下 空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓之比 稱為空氣的相對濕度 即相對濕度 B 考點(diǎn)49氣體 固體和液體 14 考法4氣體壓強(qiáng)的計(jì)算 1 液體封閉的氣體壓強(qiáng)的確定平衡法 選與氣體接觸的液柱為研究對象進(jìn)行受力分析 利用它的受力平衡 求出氣體的壓強(qiáng) 取等壓面法 根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強(qiáng)相等 在連通器內(nèi)靈活選取等壓面 由兩側(cè)壓強(qiáng)相等建立方程求出壓強(qiáng) 液體內(nèi)部深度為h處的總壓強(qiáng)p p0 gh 考點(diǎn)49氣體 固體和液體 15 2 固體 活塞或汽缸 封閉的氣體壓強(qiáng)的確定由于該固體必定受到被封閉氣體的壓力 所以可通過對該固體進(jìn)行受力分析 由平衡條件建立方程來求出氣體壓強(qiáng) 考點(diǎn)49氣體 固體和液體 16 考法5氣體實(shí)驗(yàn)定律 1 氣體實(shí)驗(yàn)定律及圖線比較 考點(diǎn)49氣體 固體和液體 17 考點(diǎn)49氣體 固體和液體 18 考法6理想氣體的狀態(tài)方程及應(yīng)用 1 理想氣體 1 宏觀上講 理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體 實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大 溫度不太低的條件下 可視為理想氣體 2 微觀上講 理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力 分子本身沒有體積 即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間 2 狀態(tài)方程 3 應(yīng)用狀態(tài)方程解題的一般步驟 1 明確研究對象 即某一定質(zhì)量的理想氣體 2 確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1 V1 T1及p2 V2 T2 考點(diǎn)49氣體 固體和液體 19 3 由狀態(tài)方程列式求解 4 討論結(jié)果的合理性 考法7晶體與非晶體 考點(diǎn)49氣體 固體和液體 20 考點(diǎn)50熱力學(xué)定律與能量守恒定律 1 熱力學(xué)第一定律 1 做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式 2 熱力學(xué)第一定律 一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)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 用公式表達(dá)為 U Q W 2 熱力學(xué)第二定律 1 熱傳導(dǎo)的方向性 兩個(gè)溫度不同的物體接觸時(shí) 熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體 不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 而低溫物體必須要依靠外界的輔助才能將熱量傳給高溫物體 21 2 第二類永動(dòng)機(jī) 從單一熱源吸收熱量并把它全部用來對外做功 而不產(chǎn)生他變化的機(jī)器 機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性 違背熱力學(xué)第二定律 不可能實(shí)現(xiàn) 3 熱力學(xué)第二定律 克勞修斯表述 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 開爾文表述 不可能從單一熱源吸收熱量 使之完全變?yōu)橛杏霉?而不產(chǎn)生其他影響 3 能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生 也不會(huì)憑空消失 它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體 在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中 能量的總量保持不變 考點(diǎn)50熱力學(xué)定律與能量守恒定律 22 考法8對熱力學(xué)第一定律的理解 1 熱力學(xué)第一定律不僅反映了做功和熱傳遞這兩種改變內(nèi)能的過程是等效的 而且給出了內(nèi)能的變化量和做功與熱傳遞之間的定量關(guān)系 此定律是標(biāo)量式 應(yīng)用時(shí)功 內(nèi)能 熱量的單位應(yīng)統(tǒng)一為國際單位焦耳 2 對公式 U Q W符號的規(guī)定 考點(diǎn)50熱力學(xué)定律與能量守恒定律 23 3 幾種特殊情況 1 若過程是絕熱的 則Q 0 W U 外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加 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(nèi)能的增加 3 若過程的始末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變 即 U 0 則W Q 0或W Q 外界對物體做的功等于物體放出的熱量 4 注意事項(xiàng) 1 應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí)要明確研究的對象是哪個(gè)物體或者是哪個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng) 2 應(yīng)用熱力學(xué)第一定律計(jì)算時(shí) 要依照符號法則代入數(shù)據(jù) 對結(jié)果的正 負(fù)也同樣依照規(guī)則來解釋其意義 考點(diǎn)50熱力學(xué)定律與能量守恒定律 24 3 分析此類問題需要注意兩點(diǎn) 絕熱 說明與外界沒有熱交換 氣體向真空擴(kuò)散時(shí)對外不做功 考點(diǎn)50熱力學(xué)定律與能量守恒定律 25 考法9對熱力學(xué)第二定律的理解 1 對熱力學(xué)第二定律關(guān)鍵詞的理解在熱力學(xué)第二定律的表述中 自發(fā)地 不產(chǎn)生其他影響 的含義 1 自發(fā)地 指明了熱傳遞等熱力學(xué)宏觀現(xiàn)象的方向性 不需要借助外界提供能量的幫助 2 不產(chǎn)生其他影響 是說發(fā)生的熱力學(xué)宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成 對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學(xué)方面的影響 如吸熱 放熱 做功等 2 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律的每一種表述 都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性 進(jìn)而使人們認(rèn)識(shí)到自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 考點(diǎn)50熱力學(xué)定律與能量守恒定律 26 3 熱力學(xué)過程方向性實(shí)例 返回專題首頁 考點(diǎn)50熱力學(xué)定律與能量守恒定律 27 考點(diǎn)51實(shí)驗(yàn) 用油膜法估測分子的大小 1 實(shí)驗(yàn)原理用油膜法估測分子大小的原理是 用累積法測出一滴油酸酒精溶液的體積V0 根據(jù)溶液濃度算出一滴純油酸的體積V 測出油滴形成單分子油膜層的面積S 如果把分子看做球形 就可算出油酸分子的直徑 分子雖然很小 但分子間有空隙 除一些有機(jī)物質(zhì)的大分子以外 一般物質(zhì)分子直徑的數(shù)量級都是10 10m 本實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子的油膜的方法 估測分子的大小 油酸是一種脂肪酸 它的分子和水有很強(qiáng)的親和力 當(dāng)它浮于水面時(shí) 能形成一個(gè)單分子層油膜 如果油膜分子可以大致看做球形 油膜的厚度就是分子的直徑 如圖所示 28 2 實(shí)驗(yàn)步驟 1 配制油酸酒精溶液 取1mL的油酸滴入酒精中配制成500mL的油酸酒精溶液 2 用滴管或注射器將配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 記下量筒內(nèi)增加一定體積 例如1mL 時(shí)的滴數(shù) 算出一滴油酸酒精溶液的體積 3 實(shí)驗(yàn)時(shí)先向邊長為30 40cm的淺盤里倒入約2cm深的水 然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上 用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液 油酸立即在水面上散開 4 待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后 將玻璃板放在淺盤上 然后將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上 考點(diǎn)51實(shí)驗(yàn) 用油膜法估測分子的大小 29 5 將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上 算出油酸薄膜的面積S 求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長為1cm的正方形為單位 數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù) 不足半個(gè)的舍去 多于半個(gè)的算一個(gè) 6 根據(jù)配制的油酸酒精溶液的濃度 算出一滴溶液中純油酸的體積V 根據(jù)一滴純油酸的體積V和薄膜的面積S即可算出油酸薄膜的厚度 即油酸分子的大小 3 誤差分析用油膜法估測分子的直徑 通?？梢詼y得比較準(zhǔn) 實(shí)驗(yàn)誤差通常來自三個(gè)方面 1 形成單分子油膜只有形成單分子油膜 才能用油膜的厚度代表分子的直徑 即 要求使用的酒精的濃度 痱子粉的用量適宜 考點(diǎn)51實(shí)驗(yàn) 用油膜法估測分子的大小 30 2 油滴的體積V用累積法測油滴的體積 先測出1mL的油酸酒精溶液的滴數(shù) 從而計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積 再由油酸酒精溶液的濃度算出純油酸的體積 3 油膜的面積S用坐標(biāo)紙測出形狀不規(guī)則油膜的面積 數(shù)出不規(guī)則圖形的輪廓包圍的方格數(shù) 計(jì)算方格數(shù)時(shí) 不足半格的舍去 多于半格的算一個(gè) 方格邊長的單位越小 這種方法求出的面積越精確 4 注意事項(xiàng) 1 油酸酒精溶液的濃度應(yīng)小于0 1 2 痱子粉的用量不要太多 否則不易成功 考點(diǎn)51實(shí)驗(yàn) 用油膜法估測分子的大小 31 3 測一滴油酸酒精溶液的體積時(shí) 滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應(yīng)為整毫升數(shù) 應(yīng)多滴幾滴 數(shù)出對應(yīng)的毫升數(shù) 這樣求平均值時(shí)誤差較小 4 淺盤里水離盤口面的距離應(yīng)小些 并要水平放置 以便準(zhǔn)確地畫出油膜的形狀 畫線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直 5 要待油膜形狀穩(wěn)定后 再畫輪廓 6 利用坐標(biāo)紙求油膜面積時(shí) 以邊長1cm的正方形為單位 計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù) 不足半個(gè)的舍去 大于半個(gè)的算一個(gè) 7 做完實(shí)驗(yàn)后 把水從盤的一側(cè)邊緣倒出 并用少量酒精清洗 然后用脫脂棉擦拭 最后用水沖洗 以保持盤的清潔 考點(diǎn)51實(shí)驗(yàn) 用油膜法估測分子的大小 32 考點(diǎn)52熱學(xué)綜合問題 考法10熱學(xué)綜合問題 熱學(xué)綜合問題一方面以氣體壓強(qiáng)為橋梁表現(xiàn)為熱學(xué)與力學(xué)的綜合 涉及受力分析 平衡條件 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 氣體實(shí)驗(yàn)定律 理想氣體狀態(tài)方程等 另一方面以功和能為橋梁表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合 涉及氣體實(shí)驗(yàn)定律 理想氣體狀態(tài)方程 動(dòng)能定理 功能關(guān)系 熱力學(xué)定律 能量守恒等 求解前一類問題時(shí)首先要以跟氣體接觸的物體為對象進(jìn)行受力分析 研究對象可以是活塞 或水銀 汽缸以及活塞和汽缸組成的整體 明確研究對象是平衡還是加速運(yùn)動(dòng) 從而列出平衡方程或牛頓第二定律方程求出 33 壓強(qiáng) 接下來再以被封閉的氣體為對象 明確氣體的初 末狀態(tài) 結(jié)合氣體實(shí)驗(yàn)定律 理想氣體狀態(tài)方程求解 求解后一類問題時(shí)找到氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律之間的聯(lián)系 弄清氣體狀態(tài)變化過程中各狀態(tài)量的變化情況 兩個(gè)規(guī)律的聯(lián)系在于氣體的體積V和溫度T 關(guān)系如下 1 體積變化對應(yīng)氣體與外界做功的關(guān)系 體積增大 氣體對外界做功 即W0 2 理想氣體不計(jì)分子間作用力 即不計(jì)分子勢能 故內(nèi)能只與溫度有關(guān) 溫度升高 內(nèi)能增大 即 U 0 溫度降低 內(nèi)能減小 即 U 0 最后結(jié)合熱力學(xué)第一定律 U W Q求解問題 另外 對理想氣體 只要體積變化 外界對氣體 或氣體對外界 要做功 考點(diǎn)52熱學(xué)綜合問題