nullnullnull[备考方向要明了]nullnullnullnullnullnull2．说明分子永不停息地做无
规则
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运动的两个实例
(1)布朗运动。
①研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒。
②运动特点：无规则、永不停息。
③相关因素：颗粒大小，温度。
④物理意义：说明液体或气体分子永不停息地做无规则热运动。
(2)扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象。
产生原因：分子永不停息地做无规则运动。null3．分子间的相互作用力和分子势能
(1)分子力。
分子间的相互作用力是分子间引力与斥力的合力。分子间同时存在引力和斥力，随着分子间距的增大，引力和斥力都减小，但斥力减小得更快；随着分子间距离的减小而增大，但斥力增大得更快。null(2)分子势能。
分子势能的改变与分子力做功有关，分
子力做正功，分子势能减小；分子力做
负功，分子势能增大，当分子间距离为
r0时，分子势能最小，但不一定等于零， 图10－1
如图10－1所示。null 二、固体、液体和气体
1.晶体、非晶体分子结构不同，表现出的物理性质不同，
如外形、熔点等。其中单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性。
2.液晶既可以流动，又表现出单晶体的分子排列特点，在
光学、电学物理性质上表现出各向异性。液晶显示技术有很大的应用。
3.液体表面张力是由液体表面层的分子结构决定的，类似
的现象还有浸润、不浸润、毛细现象等。nullnull 气体实验定律和理想气体状态方程的适用条件均是一定质量的理想气体。
null三、物体的内能及热力学定律
1．决定物体内能的因素null2．热力学第一定律
(1)公式：ΔU＝Q＋W
(2)注意问题：
①在应用热力学第一定律时，要充分考虑改变内能的两个因素：做功和热传递。做功和热传递都可以改变物体的内能，因此物体吸热内能不一定增加，放热内能不一定减少。
②若研究对象是一定质量的理想气体，其内能完全由温度决定。当气体被压缩时，外界对气体做正功；气体体积增大时，气体对外界做功。null3．热力学第二定律
(1)揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程具有方向性。
(2)说明第二类永动机不能制造成功。nullnullnullnullnull1．学习了“用油膜法估测分子的大小”的实验后，某校课外
物理兴趣小组做了如下实验，将体积为1.2×10－3 cm3的石油滴在平静的水面上，经过一段时间后，石油扩展为3 m2的单分子油膜，请你估算一下石油分子的直径为 ( )
A．6.0×10－10 m B．4.0×10－10 m
C．4.0×10－8 m D．4.0×10－12 mnull答案：B
nullnull1.热力学第一定律和第二定律的区别
(1)根据热力学第一定律，当摩擦力做功时，机械能可以全
部转变为内能，而由热力学第二定律可知，这一内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能。
(2)热量可以从高温物体自发地传递给低温物体，而热力学
第二定律却说明热量不能自发地从低温物体传递给高温物体。null(3)热力学第一定律说明，在任何过程中能量一定守恒，热
力学第二定律却说明并非所有能量守恒过程均能实现。
(4)热力学第二定律是反映自然界过程进行的方向和条件的
一个规律，它指出自然界中出现的过程是有方向性的。null2．热力学第二定律的微观意义
系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化过程。
(1)在机械能通过做功转化为内能的过程中，自然过程是大量
分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自发地进行，即不可能由大量分子无规则的热运动自动转变为有序运动。null(2)热传递的过程中，自然过程是大量分子从无序程度小的运
动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，其逆过程不能自发地进行。
(3)大量分子无序运动状态变化的方向总是向无序性增大的方
向进行，即一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义。null2．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，试分析此过程中
瓶内空气(不计分子势能)的内能如何变化？吸热还是放热？气体对外界做功还是外界对气体做功？请尝试总结解题思路。null解析：根据热力学第一定律，气体的温度降低，内能减小；塑料瓶变扁，气体的体积变小，外界对气体做功；再根据热力学第一定律可判断气体向外放出热量，最后可确定气体的内能减小，外界对其做功，要放出热量。答案：见解析nullnull1.选对象——根据题意，选出所研究的那一部分气体，这部分
气体在状态变化过程中，其质量必须保持一定。
2．找参量——找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化
前后的一组p、V、T数值或表达式。压强的确定往往是个关键，常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式。null3．认过程——过程表示两个状态之间的一种变化方式，除
题中条件已直接指明外，在许多情况下，往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析才能确定。认清变化过程是正确选用物理规律的前提。
4．列方程——根据研究对象状态变化的具体方式，选用气
体状态方程或某一实验定律，代入具体数值，求出结果，最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义。null3．如图10－2所示，有一装满水蒸气的高压锅，
容积为V1，此时高压锅喷嘴恰好不向外喷
气，已知喷嘴上的盖帽的质量为m，喷嘴的
口径为d，当我们取下盖帽，在喷嘴上套一 图10－2
个气球时(假设喷嘴与气球接触良好)，在对气球充气的瞬间认为气体温度不变，大气压为p0。则如何求出被吹起的气球的最大体积？(不计气球膨胀而产生的附加压强)null答案：见解析
nullnullnull[命题视角1]
已知气泡内气体的密度为1.29 kg/m3，平均摩尔质量为0.029 kg/mol。阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，取气体分子的平均直径为2×10－10 m，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值。(结果保留一位有效数字)null[答案] 1×10－4 null[命题视角2]
利用油膜法可以粗略地测出阿伏加德罗常数，把密度ρ＝0.8×103 kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜，已知这滴油的体积V＝0.5×10－3 cm3形成油膜面积为S＝0.7 m2，油的摩尔质量为M＝0.09 kg/mol。若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，那么：(计算结果保留一位有效数字)
(1)油分子的直径是多少？
(2)由以上数据可以粗略地测出阿伏加德罗常数NA是多少？null[自主尝试] (1)油分子的直径为
d＝V/S＝0.5×10－3×10－6/0.7 m＝7×10－10 m
(2)油的摩尔体积为VA＝M/ρ
每个油分子的体积为V0＝4πR3/3＝πd3/6
所以阿伏加德罗常数为NA＝VA/V0
由以上各式解得
NA＝(M/ρ)/(πd3/6)＝6M/(πd3ρ)＝6×1023 mol－1。[答案] (1)7×10－10 m (2)6×1023 mol－1
null[冲关锦囊]
(1)固体、液体分子看作球体(或立方体)，分子可以认为紧
靠在一起。
(2)状态变化时分子数不变。
(3)阿伏加德罗常数是宏观量和微观量间的桥梁，计算时要抓
住与其有关的三个量即摩尔质量、摩尔体积和物质的量。nullnull[命题视角1]
(1)若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，
则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法正确的是
______。(填写选项前的字母)
A．气体分子间的作用力增大
B．气体分子的平均速率增大
C．气体分子的平均动能减小
D．气体组成的系统的熵增加null(2)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6 J的功，则此过程中的气泡________(填“吸收”或“放出”)的热量是________J。气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1 J的功，同时吸收了0.3 J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了______J。null[规范解题] (1)气泡的上升过程气泡内的压强减小，温度不变，由玻意耳定律知，上升过程中体积增大，微观上体现为分子间距增大，分子间作用力减小，由温度不变可知气体分子的平均动能、平均速率不变，此过程为自发过程，故熵增大。D项正确。
(2)本题从热力学第一定律入手，抓住理想气体的内能只与温度有关的特点进行处理。理想气体等温过程中内能不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，气体对外做功0.6 J，则一定同时从外界吸收热量0.6 J，才能保证内能不变。而温度上升的过程，气体从外界吸热0.3 J，又对外做功0.1 J，所以内能增加了0.2 J。[答案] (1)D (2)吸收 0.6 0.2
null[命题视角2]
(1)下列说法中正确的是________。
A．“油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径
用的是油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积
B．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，与体
积无关
C．雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张
力作用的结果
D．第一类永动机不可能制成的原因是不符合热力学第二
定律null(2)一定质量的理想气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6.0×105 J的功，问
①理想气体的内能如何变化？
②这部分理想气体的压强如何变化？(回答“增大”、“减小”或“不变”)
③若这种气体的摩尔质量是32 g/mol，则0.48 g该种气体内包含有多少个分子？(阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol－1，结果保留两位有效数字)null[自主尝试] (1)“油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径是用纯油酸的体积除以油膜的面积，选项A错；
根据饱和汽的性质知，选项B正确；液体由于有表面张力使液体表面绷紧，选项C正确；第一类永动机不可能制成的原因是不符合热力学第一定律，即能量守恒定律，选项D错。null[答案] (1)BC
(2)①减少1.8×105 J ②减小 ③9.0×1021个null[冲关锦囊]
(1)应用热力学第一定律时，必须理解它的物理意义，掌握
它的符号法则。如果事先不能确定正负，可以先假定它为正，在计算出结果以后再作判断。同时注意特殊过程的含义，如绝热过程Q＝0，体积不变W＝0。
(2)对理想气体，因分子间无相互作用力，分子势能为0，
所以理想气体的内能只跟温度的高低和分子个数有关。nullnull[命题视角1]
(2011·新课标全国卷)如图10－3，一上端开口、
下端封闭的细长玻璃管，下部有长l1＝66 cm的水
银柱，中间封有长l2＝6.6 cm的空气柱，上部有长
l3 ＝44 cm的水银柱，此时水银面恰好与管口平齐。
已知大气压强为p0＝76 cmHg。如果使玻璃管绕底
端在竖直平面内缓慢地转动一周，求在开口向下
和转回到原来位置时管中空气柱的长度。封入的
气体可视为理想气体，在转动过程中没有发生漏气。图10－3null[规范解题] 设玻璃管开口向上时，空气柱的压强为
p1＝p0＋ρgl3 ①
式中，ρ和g分别表示水银的密度和重力加速度。
玻璃管开口向下时，原来上部的水银有一部分会流出，封闭端会有部分真空。设此时开口端剩下的水银柱长度为x，则
p2＝ρgl1，p2＋ρgx＝p0 ②
式中，p2为管内空气柱的压强。由玻意耳定律得
p1(Sl2)＝p2(Sh) ③null式中，h是此时空气柱的长度，S为玻璃管的横截面积。
由①②③式和题给条件得
h＝12 cm ④
从开始转动一周后，设空气柱的压强为p3，则
p3＝p0＋ρgx ⑤
由玻意耳定律得
p1(Sl2)＝p3(Sh′) ⑥
式中，h′是此时空气柱的长度。由①②③⑤⑥式得
h′≈9.2 cm ⑦[答案] 12 cm 9.2 cm
null[命题视角2]
(2011·海南高考)(1)关于空气湿度，下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母)。
A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示
D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空
气中所含水蒸气的压强之比null(2)如图10－4，容积为V1的容器内
充有压缩空气。容器与水银压强计
相连，压强计左右两管下部由软胶
管相连。气阀关闭时，两管中水银 图10－4
面等高，左管中水银面上方到气阀之间空气的体积为V2。打开气阀，左管中水银下降；缓慢地向上提右管，使左管中水银面回到原来高度，此时右管与左管中水银面的高度差为h。已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，重力加速度为g；空气可视为理想气体，其温度不变。求气阀打开前容器中压缩空气的压强p1。null[自主尝试] (1)相对湿度越大，人感觉越潮湿，相对湿度大时，绝对湿度不一定大，故A错误；相对湿度较小时，使人感觉干燥，故B正确。用空气中水蒸汽的压强表示的湿度叫做空气的绝对湿度，用空气中水蒸汽的压强与同一温度时水的饱和气压之比叫做相对湿度，故C正确，D错误。nullnull[冲关锦囊]
在应用气体实验定律和理想气体状态方程解决有关气体问题时，应注意以下几点：
(1)首先确定所选取的研究对象初末状态的状态参量。
(2)根据状态变化规律选取适当的状态方程列式。
(3)气柱长度变化和压强变化之间的数量关系。null点击下图进入
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