分子動理論
物態(tài)、物態(tài)變化
熱力學(xué)定律
例1(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過等容過程ab到達狀態(tài)b，再經(jīng)過等溫過程bc到達狀態(tài)c，最后經(jīng)等壓過程ca回到狀態(tài)a.下列說法正確的是( )
A.在過程ab中氣體的內(nèi)能增加
B.在過程ca中外界對氣體做功
C.在過程ab中氣體對外界做功
D.在過程bc中氣體從外界吸收熱量
E.在過程ca中氣體從外界吸收熱量
例2(多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖3所示，其中對角線ac的延長線過原點O.下列判斷正確的是( )
A.氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等
B.氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能
C.在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功
D.在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功
E.在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功
分子動理論
物體是由大量分子組成的
宏觀量與微觀量的相互關(guān)系
(1)微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0.
(2)宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vml、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ.
(3)相互關(guān)系
①一個分子的質(zhì)量：m0＝eq \f(M,NA)＝eq \f(ρVml,NA).
②一個分子的體積：V0＝eq \f(Vml,NA)＝eq \f(M,ρNA)(注：對氣體，V0為分子所占空間體積)；
③物體所含的分子數(shù)：N＝eq \f(V,Vml)·NA＝eq \f(m,ρVml)·NA或N＝eq \f(m,M)·NA＝eq \f(ρV,M)·NA.
分子永不停息地做無規(guī)則運動
(1)擴散現(xiàn)象
①定義：不同物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象；
②實質(zhì)：擴散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，溫度越高，擴散現(xiàn)象越明顯.
(2)布朗運動
①定義：懸浮在液體中的小顆粒的永不停息的無規(guī)則運動；
②實質(zhì)：布朗運動反映了液體分子的無規(guī)則運動；
③特點：顆粒越小，運動越明顯；溫度越高，運動越劇烈.
(3)熱運動
①分子的永不停息的無規(guī)則運動叫做熱運動；
②特點：分子的無規(guī)則運動和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動越激烈.
分子間同時存在引力和斥力
(1)物質(zhì)分子間存在空隙，分子間的引力和斥力是同時存在的，實際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的合力；
(2)分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：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，但斥力比引力變化得快；
(3)分子力與分子間距離的關(guān)系圖線
由分子間的作用力與分子間距離的關(guān)系圖線(如圖1所示)可知：
①當(dāng)r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，分子力為零；
②當(dāng)r＞r0時，F(xiàn)引＞F斥，分子力表現(xiàn)為引力；
③當(dāng)r＜r0時，F(xiàn)引＜F斥，分子力表現(xiàn)為斥力；
④當(dāng)分子間距離大于10r0(約為10－9 m)時，分子力很弱，可以忽略不計.
物態(tài)
1.固體
(1)固體分為晶體和非晶體兩類.石英、云母、明礬、食鹽、味精、蔗糖等是晶體.玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是非晶體.
(2)單晶體具有規(guī)則的幾何形狀，多晶體和非晶體沒有規(guī)則的幾何形狀；晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點.
(3)有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌行┚w沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，這類現(xiàn)象稱為各向異性.非晶體和多晶體在各個方向的物理性質(zhì)都是一樣的，這叫做各向同性.
2.液體
(1)液體的表面張力
①作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢.
②方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直.
(2)毛細(xì)現(xiàn)象：指浸潤液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象，毛細(xì)管越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯.
3.液晶
(1)具有液體的流動性.
(2)具有晶體的光學(xué)各向異性.
(3)從某個方向看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的.
熱力學(xué)定律
1、熱力學(xué)第一定律
(1)內(nèi)容：一個熱力學(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功的和.
(2)表達式：ΔU＝Q＋W.
(3)ΔU＝Q＋W中正、負(fù)號法則：
2、熱力學(xué)第二定律
熱力學(xué)第二定律的兩種表述
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：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響.或表述為“第二類永動機是不可能制成的.”
用熵的概念表示熱力學(xué)第二定律
在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小.
熱力學(xué)第二定律的微觀意義
一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行.
第二類永動機不可能制成的原因是違背了熱力學(xué)第二定律.
考點: 分子動理論相關(guān)
例3根據(jù)分子動理論，下列說法正確的是( )
A.一個氣體分子的體積等于氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)之比
B.顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒所做的不停地?zé)o規(guī)則運動，就是分子的運動
C.分子間的相互作用的引力和斥力一定隨分子間的距離增大而增大
D.分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大
例42015年2月，美國科學(xué)家創(chuàng)造出一種利用細(xì)菌將太陽能轉(zhuǎn)化為液體燃料的“人造樹葉”系統(tǒng)，使太陽能取代石油成為可能.假設(shè)該“人造樹葉”工作一段時間后，能將10－6 g的水分解為氫氣和氧氣.已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，摩爾質(zhì)量M＝1.8×10－2 kg/ml，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023 ml－1.試求：(結(jié)果均保留一位有效數(shù)字)
(1)被分解的水中含有水分子的總數(shù)N；
(2)一個水分子的體積V0.
例5下列敘述正確的是( )
A．?dāng)U散現(xiàn)象說明了分子在不停地做無規(guī)則運動
B．布朗運動就是液體分子的運動
C．分子間距離增大，分子間的引力和斥力一定減小
D．物體的溫度較高，分子運動越激烈，每個分子的動能都一定越大
E．兩個鉛塊壓緊后能連在一起，說明分子間有引力
例6(多選)兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖5中曲線所示，曲線與r軸交點的橫坐標(biāo)為r0.相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開始相互接近.若兩分子相距無窮遠(yuǎn)時分子勢能為零，下列說法正確的是( )
A.在r＞r0階段，F(xiàn)做正功，分子動能增加，勢能減小
B.在r＜r0階段，F(xiàn)做負(fù)功，分子動能減小，勢能也減小
C.在r＝r0時，分子勢能最小，動能最大
D.在r＝r0時，分子勢能為零
E.分子動能和勢能之和在整個過程中不變
考點: 固體、液體相關(guān).
例7下列說法正確的是( )
A．把一枚針輕放在水面上，它會浮在水面，這是由于水表面存在表面張力
B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干凈的玻璃板上卻不能，這是因為油脂使水的表面張力增大
C．在圍繞地球飛行的宇宙飛船中，自由飄浮的水滴呈球形，這是表面張力作用的結(jié)果
D．在毛細(xì)現(xiàn)象中，毛細(xì)管中的液面有的升高，有的降低，這與液體的種類和毛細(xì)管的材質(zhì)有關(guān)
E．當(dāng)兩薄玻璃板間夾有一層水膜時，在垂直于玻璃板的方向很難將玻璃板拉開，這是由于水膜具有表面張力
考點: 熱力學(xué)定律相關(guān)
例8(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是( )
A.氣體吸熱后溫度一定升高
B.對氣體做功可以改變其內(nèi)能
C.理想氣體等壓膨脹過程一定放熱
D.熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體
E.如果兩個系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定達到熱平衡
例9下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律的說法中正確的是( )
A．所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能真的發(fā)生
B．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的
C．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無法全部用來做功而轉(zhuǎn)化成機械能
D．氣體向真空的自由膨脹是可逆的
E．熱運動的宏觀過程有一定的方向性
例10一定質(zhì)量的氣體，在從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的過程中，吸收熱量280 J，并對外做功120 J，試問：
(1)這些氣體的內(nèi)能怎樣發(fā)生變化？變化了多少？
(2)如果這些氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240 J熱量，那么在返回的過程中是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做功多少？
例11一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p－V圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27 ℃。
(1)求該氣體在狀態(tài)B、C時的溫度；
(2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？
1.(多選)下列說法正確的是( )
A.只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計算出阿伏加德羅常數(shù)
B.懸浮微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)就越多，布朗運動越明顯
C.在使兩個分子間的距離由很遠(yuǎn)(r＞10－9 m)減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先減小后增大，分子勢能不斷增大
D.溫度升高，分子熱運動的平均動能一定增大，但并非所有分子的速率都增大
E.物體內(nèi)熱運動速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度有關(guān)
2.下列說法正確的是( )
A．氣體的內(nèi)能是分子熱運動的平均動能與分子間勢能之和
B．氣體的溫度變化時，氣體分子的平均動能一定改變
C．晶體有固定的熔點且物理性質(zhì)各向異性
D．在完全失重的環(huán)境中，空中的水滴是個標(biāo)準(zhǔn)的球體
E．金屬在各個方向具有相同的物理性質(zhì)，但它是晶體
3.下列說法正確的是( )
A．用油膜法可以估測分子的質(zhì)量
B．晶體的熔點是確定的，幾何形狀是規(guī)則的
C．石英、云母、明礬、食鹽等是晶體，玻璃、蜂蠟、松香、橡膠等是非晶體
D．從微觀角度來看，氣體壓強的大小跟氣體分子的平均動能以及分子的密集程度有關(guān)
E．英國物理學(xué)家焦耳通過實驗測定了外界對系統(tǒng)做功和傳熱對于系統(tǒng)狀態(tài)的影響，以及功與熱量的相互關(guān)系
4.下列說法正確的是( )
A．對于一定量的氣體，在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強為零
B．大顆粒的鹽磨成細(xì)鹽，就變成了非晶體
C．在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性
D．在圍繞地球做勻速圓周運動的宇宙飛船中，自由懸浮的水滴呈球形，這是液體表面張力作用的結(jié)果
E．一定量的理想氣體等壓膨脹對外做功，氣體一定吸熱
5.下列對熱學(xué)相關(guān)知識的判斷中正確的是( )
A．對一定質(zhì)量的氣體加熱，其內(nèi)能一定增大
B．物體溫度升高時，物體內(nèi)的每個分子的速率都將增大
C．對一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)它的壓強、體積都增大時，其內(nèi)能一定增大
D．功轉(zhuǎn)化為熱的實際宏觀過程是不可逆過程
E．自然界中的能量雖然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源
6.關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說法中正確的是( )
A．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大
B．物體放出熱量，同時對外做功，內(nèi)能一定減少
C．物體體積改變，內(nèi)能可能不變
D．不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?br>E．質(zhì)量相同的0 ℃的水的內(nèi)能比0 ℃的冰的內(nèi)能大
7．夏天，小明同學(xué)把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時候，會覺得從輪胎里噴出的氣體涼，如果把輪胎里的氣體視為理想氣體，則關(guān)于氣體噴出的過程，下列說法正確的是( )
A．氣體的內(nèi)能減少
B．氣體的內(nèi)能不變
C．氣體來不及與外界發(fā)生熱交換，對外做功，溫度降低
D．氣體膨脹時，熱量散得太快，使氣體溫度降低了
E．氣體分子的平均動能減小
8.下列說法正確的是( )
A．分子間距離增大時，分子間的引力減小，斥力增大
B．當(dāng)分子間的作用力表現(xiàn)為引力時，隨分子間距離的增大分子勢能增大
C．一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等溫膨脹，一定從外界吸收熱量
D．一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹，一定向外界放出熱量
E．熵的大小可以反映物體內(nèi)分子運動的無序程度
9.下列有關(guān)熱學(xué)的說法中正確的是( )
A．氣體放出熱量，其分子的平均動能一定減小
B．氣體溫度升高，分子的平均動能一定增大
C．隨著科技的進步，物體的溫度可以降低到－300 ℃
D．熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體
E．對物體做功，物體的內(nèi)能可能減小

10.(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是( )
A.熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體
B.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體
C.第二類永動機違反了熱力學(xué)第二定律
D.氣體向真空膨脹的過程是不可逆過程
E.功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是可逆過程
11.(多選)在裝有食品的包裝袋中充入氮氣，然后密封進行加壓測試，測試時，對包裝袋緩慢施加壓力，將袋內(nèi)的氮氣視為理想氣體，在加壓測試過程中，下列說法中正確的是( )
A.包裝袋內(nèi)氮氣的壓強增大
B.包裝袋內(nèi)氮氣的內(nèi)能不變
C.包裝袋內(nèi)氮氣對外做功
D.包裝袋內(nèi)氮氣放出熱量
E.包裝袋內(nèi)氮氣的所有分子運動速率都保持不變
12.(多選)下列說法中正確的是( )
A.物體速度增大，則分子動能增大，內(nèi)能也增大
B.一定質(zhì)量氣體的體積增大，但既不吸熱也不放熱，內(nèi)能減小
C.相同質(zhì)量的兩種物體，提高相同的溫度，內(nèi)能的增量一定相同
D.物體的內(nèi)能與物體的溫度和體積都有關(guān)系
E.凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性
13.根據(jù)你學(xué)過的熱學(xué)中的有關(guān)知識，判斷下列說法中正確的是( )
A.機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來做功轉(zhuǎn)化成機械能
B.凡與熱現(xiàn)象有關(guān)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.盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機卻可以使溫度降到－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(fā)展，第二類永動機可以制造出來
14.關(guān)于兩類永動機和熱力學(xué)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(xué)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(xué)第二定律
C.由熱力學(xué)第一定律可知做功不一定改變內(nèi)能，熱傳遞也不一定改變內(nèi)能，但同時做功和熱傳遞一定會改變內(nèi)能
D.由熱力學(xué)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
15.景頗族的祖先發(fā)明的點火器如圖1所示，用牛角做套筒，木制推桿前端粘著艾絨.猛推推桿，艾絨即可點燃.對筒內(nèi)封閉的氣體，在此壓縮過程中( )
A.氣體溫度升高，壓強不變
B.氣體溫度升高，壓強變大
C.氣體對外界做正功，氣體內(nèi)能增加
D.外界對氣體做正功，氣體內(nèi)能減少
16.如圖2，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達狀態(tài)c.設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac，則( )
Tb＞Tc，Qab＞Qac
Tb＞Tc，Qab＜Qac
Tb＝Tc，Qab＞Qac
Tb＝Tc，Qab＜Qac
17.如圖3所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A.其中，A―→B和C―→D為等溫過程，B―→C和D―→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交換)，這就是著名的“卡諾循環(huán)”.
(1)該循環(huán)過程中，下列說法正確的是________.
A.A―→B過程中，外界對氣體做功
B.B―→C過程中，氣體分子的平均動能增大
C.C―→D過程中，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多
D.D―→A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化
(2)該循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程是________(選填“A―→B”“B―→C”“C―→D”或“D―→A”).若氣體在A―→B過程中吸收63 kJ的熱量，在C―→D過程中放出38 kJ的熱量，則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為________kJ.
18.(多選)關(guān)于分子動理論的規(guī)律，下列說法正確的是( )
A.擴散現(xiàn)象說明物質(zhì)分子在做永不停息的無規(guī)則運動
B.壓縮氣體時氣體會表現(xiàn)出抗拒壓縮的力是由于氣體分子間存在斥力的緣故
C.兩個分子距離減小時，分子間引力和斥力都在增大
D.如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，用來表征它們所具有的“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量是內(nèi)能
E.已知某種氣體的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該氣體分子之間的平均距離可以表示為eq \r(3,\f(M,ρNA))
19.(多選)兩個相距較遠(yuǎn)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(fù)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
20.(多選)以下說法中正確的是( )
A.物體運動的速度越大，其內(nèi)能越大
B.分子的熱運動是指物體內(nèi)部分子的無規(guī)則運動
C.微粒的布朗運動的無規(guī)則性，反映了液體內(nèi)分子運動的無規(guī)則性
D.若外界對物體做正功，同時物體從外界吸收熱量，則物體的內(nèi)能必增加
E.溫度低的物體，其內(nèi)能一定比溫度高的物體小
21.下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力F和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是( )
1．(多選)關(guān)于擴散現(xiàn)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(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)
C.擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的
D.擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生
E.液體中的擴散現(xiàn)象是由于液體的對流形成的
2..霧霾天氣是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述，是特定氣候條件與人類活動相互作用的結(jié)果.霧霾中，各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則，但可視為密度相同、直徑不同的球體，并用PM10、PM2.5分別表示球體直徑小于或等于10 μm、2.5 μm的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫).某科研機構(gòu)對北京地區(qū)的檢測結(jié)果表明，在靜穩(wěn)的霧霾天氣中，近地面高度百米的范圍內(nèi)，PM10的濃度隨高度的增加略有減小，大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小，且兩種濃度分布基本不隨時間變化.據(jù)此材料，以下敘述正確的是( )
A.PM10表示直徑小于或等于1.0×10－6 m的懸浮顆粒物
B.PM10受到的空氣分子作用力的合力始終大于其受到的重力
C.PM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運動
D.PM2.5的濃度隨高度的增加逐漸增大
3.(多選)如圖1，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空.現(xiàn)將隔板抽開，氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸.待氣體達到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積.假設(shè)整個系統(tǒng)不漏氣.下列說法正確的是( )
圖1
A.氣體自發(fā)擴散前后內(nèi)能相同
B.氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大
C.在自發(fā)擴散過程中，氣體對外界做功
D.氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功
E.氣體在被壓縮的過程中，氣體分子的平均動能不變
例1【答案】ABD
【解析】在過程ab中，體積不變，氣體對外界不做功，壓強增大，溫度升高，內(nèi)能增加，故選項A正確，C錯誤；在過程ca中，氣體的體積縮小，外界對氣體做功，壓強不變，溫度降低，內(nèi)能變小，氣體向外界放出熱量，故選項B正確，E錯誤；在過程bc中，溫度不變，內(nèi)能不變，體積增大，氣體對外界做功，由熱力學(xué)第一定律可知，氣體要從外界吸收熱量，故選項D正確.
例2【答案】ABE
【解析】由理想氣體狀態(tài)方程eq \f(pV,T)＝C得，p＝eq \f(C,V)T，由題圖可知，Va＝Vc，選項A正確；理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定，而Ta>Tc，故氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時的內(nèi)能，選項B正確；由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W知，cd過程溫度不變，內(nèi)能不變，則Q＝－W，選項C錯誤；da過程溫度升高，即內(nèi)能增大，則吸收的熱量大于對外界做的功，選項D錯誤；由理想氣體狀態(tài)方程知：eq \f(paVa,Ta)＝eq \f(pbVb,Tb)＝eq \f(pcVc,Tc)＝eq \f(pdVd,Td)＝C，即paVa＝CTa，pbVb＝CTb，pcVc＝CTc，pdVd＝CTd.設(shè)過程bc中壓強為p0＝pb＝pc，過程da中壓強為p0′＝pd＝pa.由外界對氣體做功W＝p·ΔV知，過程bc中外界對氣體做的功Wbc＝p0(Vb－Vc)＝C(Tb－Tc)，過程da中氣體對外界做的功Wda＝p0′(Va－Vd)＝C(Ta－Td)，Ta＝Tb，Tc＝Td，故Wbc＝Wda，選項E正確.
例3【答案】D
【解析】由于氣體分子的間距大于分子直徑，故氣體分子的體積小于氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)之比，故A錯誤；顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒不停地?zé)o規(guī)則運動，是布朗運動，它是分子無規(guī)則運動的體現(xiàn)，但不是分子的運動，故B錯誤；分子間的相互作用力隨分子間距離增大而減小，但斥力減小得更快，故C錯誤；若分子間距是從小于平衡距離開始變化，則分子力先做正功再做負(fù)功，故分子勢能先減小后增大，故D正確.
例4【答案】(1)3×1016個 (2)3×10－29 m3
【解析】(1)水分子數(shù)：
N＝eq \f(mNA,M)＝eq \f(10－6×10－3×6.0×1023,1.8×10－2)個≈3×1016個.
(2)水的摩爾體積：Vml＝eq \f(M,ρ)，
一個水分子的體積V0＝eq \f(Vml,NA)＝eq \f(M,ρNA)＝3×10－29 m3.
例5【解析】擴散現(xiàn)象說明了分子在不停地做無規(guī)則運動，選項A正確；布朗運動是液體分子無規(guī)則運動的反映，不是液體分子的運動，選項B錯誤；分子之間同時存在著相互作用的引力和斥力，分子間距增大時，引力和斥力均減小，選項C正確；物體的溫度越高，分子運動越激烈，分子平均動能增大，并非每個分子的動能都一定越大，選項D錯誤；兩個鉛塊壓緊后，由于分子間存在引力，所以能連在一起，選項E正確。
【答案】ACE
例6【答案】ACE
【解析】由Ep－r圖可知：在r＞r0階段，當(dāng)r減小時F做正功，分子勢能減小，分子動能增加，故A正確；在r＜r0階段，當(dāng)r減小時F做負(fù)功，分子勢能增加，分子動能減小，故B錯誤；在r＝r0時，分子勢能最小，但不為零，動能最大，故C正確，D錯誤；在整個相互接近的過程中，分子動能和勢能之和保持不變，故E正確.
例7【解析】水的表面張力托起針，A正確；水在油脂上不浸潤，在干凈的玻璃上浸潤，B錯誤；當(dāng)宇宙飛船繞地球做勻速圓周運動時，里面的所有物體均處于完全失重狀態(tài)，此時自由飄浮的水滴在表面張力作用下呈現(xiàn)球形，C正確；對于浸潤液體，在毛細(xì)管中上升，對于非浸潤液體，在毛細(xì)管中下降，D正確；在垂直于玻璃板方向很難將夾有水膜的玻璃板拉開，是大氣壓的作用，E錯誤。
【答案】ACD
例8【答案】BDE
【解析】氣體內(nèi)能的改變ΔU＝Q＋W，故對氣體做功可改變氣體的內(nèi)能，B選項正確；氣體吸熱為Q，但不確定外界做功W的情況，故不能確定氣體溫度的變化，A選項錯誤；理想氣體等壓膨脹，W0，由ΔU＝Q＋W，知Q>0，氣體一定吸熱，C選項錯誤；由熱力學(xué)第二定律，D選項正確；根據(jù)熱平衡性質(zhì)，E選項正確.
例9【解析】符合能量守恒定律，但違背熱力學(xué)第二定律的宏觀過程不能發(fā)生，選項A錯誤；一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的，選項B正確；機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能無法全部用來做功而轉(zhuǎn)化成機械能，選項C正確；氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，選項D錯誤；熱運動的宏觀過程有一定的方向性，選項E正確。
【答案】BCE
例10【解析】(1)由熱力學(xué)第一定律可得ΔU＝W＋Q＝－120 J＋280 J＝160 J，氣體的內(nèi)能增加了160 J。
(2)由于氣體的內(nèi)能僅與狀態(tài)有關(guān)，所以氣體從狀態(tài)2回到狀態(tài)1的過程中內(nèi)能應(yīng)減少，其減少量應(yīng)等于從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程中內(nèi)能的增加量，則從狀態(tài)2到狀態(tài)1的內(nèi)能應(yīng)減少160 J，即ΔU′＝－160 J，又Q′＝－240 J，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：ΔU′＝W′＋Q′，所以W′＝ΔU′－Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J，即外界對氣體做功80 J。
【答案】(1)增加 160 J (2)外界對氣體做功 80 J
例11【解析】(1)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B做等容變化，由查理定律有eq \f(pA,TA)＝eq \f(pB,TB)，解得TB＝200 K，即tB＝－73 ℃；
氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C做等壓變化，由蓋－呂薩克定律有eq \f(VB,TB)＝eq \f(VC,TC)，解得TC＝300 K，即tC＝27 ℃。
(2)因為狀態(tài)A和狀態(tài)C溫度相等，且理想氣體的內(nèi)能是所有分子的動能之和，溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以在這個過程中ΔU＝0，
由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得Q＝－W。
在整個過程中，氣體在B到C過程對外做功，故
W＝－pBΔV＝－200 J。
即Q＝－W＝200 J，是正值，所以氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C過程中是吸熱，吸收的熱量Q＝200 J。
【答案】(1)－73 ℃ 27 ℃ (2)吸收熱量 200 J
1.【答案】ADE
【解析】懸浮微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)越多，受力越趨于平衡，布朗運動越不明顯，B錯誤.在使兩個分子間的距離由很遠(yuǎn)(r＞10－9 m)減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先增大后減小再增大，分子勢能先減小后增大，C錯誤.
2.【解析】由熱力學(xué)知識知：氣體的內(nèi)能是分子熱運動的動能與分子間勢能之和，A錯誤；氣體的溫度變化時，氣體分子的平均動能變化，B正確；晶體分為單晶體和多晶體，單晶體具有各向異性，多晶體是各向同性的，C錯誤；完全失重情況下，液體各方向的力都一樣，所以會成為一個標(biāo)準(zhǔn)的球形，D正確；通常金屬在各個方向具有相同的物理性質(zhì)，它為多晶體，E正確。
【答案】BDE
3.【解析】用油膜法可以估測分子的大小，不能估測分子的質(zhì)量，選項A錯誤；多晶體的幾何形狀不規(guī)則，選項B錯誤。
【答案】CDE
4.【解析】根據(jù)氣體壓強的產(chǎn)生原因，在完全失重的情況下，氣體的壓強不為零，選項A錯誤；晶體不會因為體積的變化而變成非晶體，選項B錯誤；在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性，選項C正確；宇宙飛船中自由懸浮的水滴處于完全失重狀態(tài)，由于重力引起的液體內(nèi)部的壓力為零，故液滴呈球形是液體表面張力作用的結(jié)果，選項D正確；一定量的理想氣體等壓膨脹，溫度一定升高，內(nèi)能一定增加，ΔU＞0，膨脹對外做功，W＜0，由熱力學(xué)第一定律W＋Q＝ΔU可知，Q＞0，說明氣體一定吸熱，故選項E正確。
【答案】CDE
5.【解析】氣體內(nèi)能變化由做功和熱傳遞共同決定，A錯誤；溫度升高，分子的平均動能增大，部分分子速率也會減小，B錯誤；理想氣體壓強和體積增大，溫度一定增大，內(nèi)能一定增大，C正確；一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都是不可逆的，D正確；自然界中的能量在數(shù)量上是守恒的，但能量在轉(zhuǎn)化過程中，品質(zhì)逐漸降低，可利用的能量在逐漸減少，故要節(jié)約能源，E正確。
【答案】CDE
6.【解析】物體吸收熱量，若同時對外做功，其內(nèi)能可能減少，選項A錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物體放出熱量，同時對外做功，內(nèi)能一定減少，選項B正確；物體體積改變，例如理想氣體體積改變，只要溫度不變，其內(nèi)能不變，選項C正確；可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?，但是會引起其他變化，選項D錯誤；0 ℃的水變成0 ℃的冰需要放出熱量，故質(zhì)量相同的0 ℃的水的內(nèi)能比0 ℃的冰的內(nèi)能大，選項E正確。
【答案】BCE
7.【解析】氣體噴出時，來不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，Q＝0，對外做功，熱力學(xué)第一定律的表達式為W＝ΔU，內(nèi)能減少，溫度降低，溫度是分子平均動能的標(biāo)志，則A、C、E正確。
【答案】ACE
8.【解析】分子間距離增大時，分子間的引力和斥力均減小，選項A錯誤；當(dāng)分子間的作用力表現(xiàn)為引力時，隨分子間距離的增大分子勢能增大，選項B正確；一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等溫膨脹，溫度不變，內(nèi)能不變，對外做功，一定從外界吸收熱量，選項C正確；一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹，對外做功，根據(jù)蓋—呂薩克定律，等壓膨脹，溫度一定升高，內(nèi)能增大，一定吸收熱量，選項D錯誤；熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運動無序性的量度，其大小可以反映物體內(nèi)分子運動的無序程度，選項E正確。
【答案】BCE
9.【解析】由熱力學(xué)第一定律可知，氣體放出熱量，其內(nèi)能不一定減小，溫度不一定降低，故分子平均動能不一定減小，選項A錯誤；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動能越大，選項B正確；根據(jù)熱力學(xué)第三定律可知，絕對零度(－273 ℃)是不可能達到的，所以－300 ℃是不可能達到的，選項C錯誤；在一定的條件下，熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，選項D正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，對物體做功的同時，若物體向外界放出熱量，其內(nèi)能可能減小，選項E正確。
【答案】BDE
10.【答案】ACD
11【答案】ABD
12.【答案】BDE
【解析】速度增大，不會改變物體的分子的動能，故A錯誤；體積增大時，氣體對外做功，不吸熱也不放熱時，內(nèi)能減小，故B正確；質(zhì)量相同，但物體的物質(zhì)的量不同，故溫度提高相同的溫度時，內(nèi)能的增量不一定相同，故C錯誤；物體的內(nèi)能取決于物體的溫度和體積，故D正確；由熱力學(xué)第二定律可知，凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，故E正確.
13.【答案】A
【解析】機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能在引起其他變化時也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，A正確；凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，在熱傳遞中，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，也能從低溫物體傳遞給高溫物體，但必須借助外界的幫助，B錯誤；盡管科技不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機也不能使溫度降到－293 ℃，只能無限接近－273.15 ℃，C錯誤；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，而是違背了熱力學(xué)第二定律，第二類永動機不可能制造出來，D錯誤.
14.【答案】D
【解析】第一類永動機違反能量守恒定律，第二類永動機違反熱力學(xué)第二定律，A、B錯；由熱力學(xué)第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C錯；由熱力學(xué)第二定律可知D中現(xiàn)象是可能的，但會引起其他變化，D對.
15.【答案】B
16.【答案】C
【解析】a→b過程為等壓變化，由蓋－呂薩克定律得：eq \f(V0,Ta)＝eq \f(2V0,Tb)，得Tb＝2Ta，a→c過程為等容變化，由查理定律得：eq \f(p0,Ta)＝eq \f(2p0,Tc)，得Tc＝2Ta，所以Tb＝Tc.
由熱力學(xué)第一定律，a→b：Wab＋Qab＝ΔUab
a→c：Wac＋Qac＝ΔUac
又Wab＜0，Wac＝0，ΔUab＝ΔUac>0，則有Qab＞Qac，故C項正確.
17【答案】(1)C (2)B―→C 25
【解析】(1)由理想氣體狀態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律分析，A―→B為等溫過程，內(nèi)能不變，氣體的體積增大，氣體對外做功，A錯；B―→C過程為絕熱過程，氣體體積增大，氣體對外做功，因此內(nèi)能減小，氣體分子的平均動能減小，B錯；C―→D為等溫過程，氣體體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，C正確； D―→A為絕熱過程，氣體體積減小，外界對氣體做功，內(nèi)能增大，溫度升高，因此氣體分子的速率分布曲線變化，D錯.
(2)在以上循環(huán)過程中，內(nèi)能減小的過程是B―→C.由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得W＝25 kJ.
18【答案】ACE
19.【答案】BCE
【解析】由分子動理論的知識可知，當(dāng)兩個相距較遠(yuǎn)的分子相互靠近，直至不能再靠近的過程中，分子力先是表現(xiàn)為引力且先增大后減小，之后表現(xiàn)為分子斥力，一直增大，所以A選項錯誤；分子引力先做正功，然后分子斥力做負(fù)功，分子勢能先減小后增大，分子動能先增大后減小，所以B、C正確，D錯誤；因為只有分子力做功，所以分子勢能和分子動能的總和保持不變，E選項正確.
20【答案】BCD
【解析】內(nèi)能與物體的速度無關(guān)，故A錯誤；溫度低的物體，分子平均動能小，內(nèi)能不一定小，故E錯誤.
21.【答案】B
【解析】分子間作用力F的特點是：rr0時F表現(xiàn)為引力；分子勢能Ep的特點是r＝r0時Ep最小，因此只有B項正確.
1.【答案】ACD
【解析】根據(jù)分子動理論，溫度越高，擴散進行得越快，故A正確；擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的，不是化學(xué)反應(yīng)，故B錯誤，C正確；擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生，故D正確；液體中的擴散現(xiàn)象不是由于液體的對流形成的，是液體分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的，故E錯誤.
2.【答案】C
【解析】PM10顆粒物的直徑小于或等于10×10－6 m＝1.0×10－5 m，A項錯誤；PM10受到的空氣分子作用力的合力總是在不停地變化，并不一定始終大于重力，B項錯誤；PM10和大懸浮顆粒物受到空氣分子不停地碰撞做無規(guī)則運動，符合布朗運動的條件，C項正確；根據(jù)材料不能判斷PM2.5濃度隨高度的增加而增大，D項錯誤.
3.【答案】ABD
【解析】因為汽缸、活塞都是絕熱的，隔板右側(cè)是真空，所以理想氣體在自發(fā)擴散的過程中，既不吸熱也不放熱，也不對外界做功.根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體自發(fā)擴散前后，內(nèi)能不變，選項A正確，選項C錯誤；氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大，又因為一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，所以氣體溫度升高，分子平均動能增大，選項B、D正確，選項E錯誤.物理量
意義
符號
W
Q
ΔU
＋
外界對物體做功
物體吸收熱量
內(nèi)能增加
－
物體對外界做功
物體放出熱量
內(nèi)能減少
擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較
現(xiàn)象
擴散現(xiàn)象
布朗運動
熱運動
活動
主體
分子
微小固體顆粒
分子
區(qū)別
分子的運動，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間
比分子大得多的微粒的運動，只能在液體、氣體中發(fā)生
分子的運動，不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到
共同點
①都是無規(guī)則運動；②都隨溫度的升高而更加激烈
聯(lián)系
擴散現(xiàn)象、布朗運動都反映分子做無規(guī)則的熱運動
1.晶體和非晶體
(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性；
(2)只要是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體；
(3)只要具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體；
(4)單晶體具有天然規(guī)則的幾何外形，而多晶體和非晶體沒有天然規(guī)則的幾何外形，所以不能從形狀上區(qū)分晶體與非晶體；
(5)晶體和非晶體不是絕對的，在某些條件下可以相互轉(zhuǎn)化；
(6)液晶既不是晶體也不是液體.
2.液體表面張力
(1)形成原因：表面層中分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大，分子間作用力表現(xiàn)為引力；
(2)表面特征：表面層中分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層張緊的彈性薄膜；
(3)表面張力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各條分界線；
(4)表面張力的效果：使液體表面具有收縮的趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形表面積最小.
熱力學(xué)第二定律的涵義
(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”的涵義是發(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.在產(chǎn)生其他影響的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，如氣體的等溫膨脹過程.
2.熱力學(xué)第二定律的實質(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的宏觀過程的方向性，進而使人們認(rèn)識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性.
3.熱力學(xué)過程的方向性實例
(1)高溫物體eq \(,\s\up11(熱量Q能自發(fā)傳給),\s\d4(熱量Q不能自發(fā)傳給))低溫物體.
(2)功eq \(,\s\up11(能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為),\s\d4(不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為))熱.
(3)氣體體積V1eq \(,\s\up11(能自發(fā)膨脹到),\s\d4(不能自發(fā)收縮到))氣體體積V2(較大).
(4)不同氣體A和Beq \(,\s\up11(能自發(fā)混合成),\s\d4(不能自發(fā)分離成))混合氣體AB.
4.兩類永動機的比較
第一類永動機
第二類永動機
設(shè)計
要求
不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機器
從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響的機器
不可能
制成的
原因
違背能量守恒定律
不違背能量守恒定律，違背熱力學(xué)第二定律

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