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高中热学知识，包括分子动理论、气体、物态和物态变化、热力学定律等内容。本节通过相关例题的分析和解答，说明阿伏加德罗常数、分子热运动、分子力、内能和气体实验定律、气态方程等等一大类物理概念和规律的应用。 一、破解依据 欲解决此类问题。试归纳以下几条依据： ㈠物体由大量分子组成 ⑴油膜法测分子直径 ⑵微观模型： ①固体、液体的分子视为边长等于分子直径d的“小正方体”——“正方体模型”，紧密排列； ②气体分子视为半径等于分子直径d的“小球”——“球体模型”，非紧密排列。 ⑶微观量： ①阿伏加德罗常数 ⑤分子数量 ㈡分子热运动——布朗运动和扩散现象 ㈢分子力与分子距离的关系（略） ㈣摄氏温度与绝对温度 ㈤内能（参见下篇） ㈥气体实验定律与理想气态方程 ⑴玻意耳定律 ⑶查理定律 二、精选例题
㈠分子动理论部分 [例题1]（08北京）假如全世界60亿人同时数1 g水的分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取6×1023 mol－1) ( ) A.10年 B.1千年 C.10万年 D.1千万年 [例题2]（08天津）下列说法正确的是（ ） A.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 B.没有摩擦的理想热机可以把吸收的热量全部转化为机械能 C.知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿佛加德罗常数 D.内能不同的物体，它们分子动的平均动能可能相同 [例题3] （07江苏物理）分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质.据此可判断下列说法中错误的是（ ） A、显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的作无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性 B、分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大 C、分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 D、在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素 [例题4] （05江苏物理）某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和Vo，则阿伏加德罗常数NA可表示为（ ） (A)
例题5] （06广东大综合）有关分子的热运动和内能，下列说法不正确的是( ) A．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变 B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈 C．物体的内能是物体中所有分子的热运动动能和分子热能的总和 D．布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的
[例题6] （07北京）为研究影响家用保温效果的因素，某位同学在保温瓶中灌入热水，先测量初始水温，经过一定时间后再测量末态水温。改变实验条件，先后共做了6次实验，实验数据记录如下表：
下列研究方案中符合控制变量方法的是( ) A.若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第1、3、5次实验数据 B.若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第2、4、6次实验数据 C.若研究初始水温与保温效果的关系，可用第1、3、5次实验数据 D.若研究保温时间与保温效果的关系，可用第4、5、6次实验数据
[例题7](06全国Ⅰ) 下列说法中正确的是( ) A．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大 B．气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大 C．压缩一定量的气体，气体的内能一定增加 D．分子a从远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的作用力为零处时，a的动能一定最大
[例题8]( 08广东物理) （1）如图—1所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面，如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力 的拉力向上拉橡皮筋，原因是水分子和玻璃的分子间存在 作用。 （2）往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为 现象，是由于分子的 而产生的，这一过程是沿着分子热运动的无序性 的方向进行的。 [例题9](08上海物理) 体积为V的油滴，落在平静的水面上，扩展成面积为S的单分子油膜，则该油滴的分子直径约为＿＿＿＿＿。已知阿伏伽德罗常数为NA，油的摩尔质量为M，则一个油分子的质量为＿＿＿＿＿＿。 [例题10] （08海南）下列关于分子运动和热现象的说法正确的是 （填入正确选项前的字母，每选错一个扣1分，最低得分为0分）． A.气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故 B.一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，其分子之间的势能增加 C.对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 D.如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大 E.一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和 F.如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加 ㈡气态方程部分 [例题11] 对一定质量的气体，下列说法中正确是 A．温度升高，压强一定增大 B．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大
[例题12]（08上海物理）如图—2所示，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一段高为h的水银柱，中间封有一段空气，则（ ） （A）弯管左管内外水银面的高度差为h （B）若把弯管向上移动少许，则管内气体体积增大 （C）若把弯管向下移动少许，则右管内的水银柱沿管壁上升 （D）若环境温度升高，则右管内的水银柱沿管壁上升
[例题13]（08全国Ⅰ）已知地球半径约为6.4´106 m，空气的摩尔质量约为2.9´10－2 kg/mol，一个标准大气压约为1.0´105 Pa。利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状态下的体积为（ ） （A）4´1016 m3 （B）4´1018 m3 （C）4´1020 m3 （D）4´1022 m3 [例题14]（07广东物理）一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是 ( ) A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝ B．p1＝p2，V1＝ C．p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝2T2 D．p1＝2p2，V1＝V2，T1＝2T2
[例题15]（07上海物理）如图—3所示，一定质量的空气被水银封闭在静置于竖直平面的U型玻璃管内，右管上端开口且足够长，右管内水银面比左管内水银面高h，能使h变大的原因是（ ） A．环境温度升高。 B．大气压强升高。 C．沿管壁向右管内加水银。
[例题16]（07上海理综）在热气球下方开口处燃烧液化气，使热气球内部气体温度升高，热气球开始离地，徐徐升空。分析这一过程，下列表述正确的是 （ ) ① 气球内的气体密度变小，所受重力也变小
[例题17]（07上海理综） 有一压力锅，锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10－5m2时，限压阀重为0.7N。使用该压力锅煮水消毒，报据下列永的佛点与气压关系的表格，分析可知压力锅内的最高水温约为 （ ）。 （大气压强为1.01×l05Pa）
A．100℃ B．112 ℃ C．122 ℃ D．124 ℃
[例题18]（08海南物理）下列关于分子运动和热现象的说法正确的是___________(填入正确选项前的字母，每选错一个扣1分，最低得分为0分). A、气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故 B、一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，其分子之间的势能增加 C、对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 D、如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大 E、一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和 F、如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加
[例题19]（07四川）如图—6所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向筒内打气，使容器内的压强增加到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器后 ( )
B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加 C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少 D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
A．自由膨胀过程中，气体分子只作定向运动 B．自由膨胀前后，气体的压强不变 C．自由膨胀前后，气体的温度不变 D．容器中的气体在足够长时间内，能全部自动回到A部分
[例题21]（08江苏）空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105 J,同时气体的内能增加了1.5×105 J.试问：此压缩过程中，气体 （填“吸收”或“放出”）的热量等于 J.
（3）设想将1 g水均分布在地球表面上，估算1 cm2的表面上有多少个水分子？（已知1 mol水的质量为18 g，地球的表面积约为5×1014m2，结果保留一位有效数字）
[例题22]（08上海物理）汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油上升。已知某型号轮胎能在－40℃～90℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm，最低胎压不低于1.6atm，那么在t＝20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？（设轮胎容积不变）
[例题23]（08山东）喷雾器内有10 L水，上部封闭有1atm的空气2L。关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L（设外界环境温度一定，空气可看作理想气体）。
（2）打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气体是吸热还是放热？简要说明理由。
⑴活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度； ⑵当气体温度达到1.8Tl时气体的压强.
[例题25]（07山东）某压力锅的结构如图—11所示。盖好密封锅盖，将压力阀放在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起。假定在压力阀被顶起时，停止加热。 （1）若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式。 （2）假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1J，并向外界释放了2J的热量。锅内原有气体的内能如何变化?变化了多少？
[例题26]（06上海物理）一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内，开始时气体体积为V0，温度为270C．在活塞上施加压力，将气体体积压缩到 （1）求此时气体的压强； （2）保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到VO，求此时气体的压强。
[例题27]（06上海物理）一活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，初始时气体体积为 3.O×10-3m3．用 DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为 300K和1.0×105 Pa．推动活塞压缩气体，测得气体的温度和压强分别为 320K和1.0×105Pa． (1）求此时气体的体积； （2）保持温度不变，缓慢改变作用在活塞上的力，使气体压强变为 8.0×104Pa，求此时气体的体积。
[例题28]（07海南）如图，在大气中有一水平放置的固定圆筒，它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成，各部分的横截面积分别为2S、
三、参考答案 ㈠⒈ C⒉ D ⒊B ⒋BC ⒌D ⒍A ⒎D ⒏（1）大，引力；（2）扩散，热运动，增大； ⒐ ㈡⒒BD ⒓A C D ⒔ B 提示：重力等于压力。⒕D ⒖ACD ⒗B ⒘C ⒙BCE ⒚答案：C [解析]打开卡子后,胶塞冲出窗口,气体膨胀，对外做功,气体内能减少.温度降低。温度是分子平均动能的标志，而改变物体内能的方式可以是做功和热传递。 ⒛答案：C [解析]气体分子永不停息做无规则运动，故A错；自由膨胀后，气体对外做功W＝0，容器绝热，其热传递能量Q＝0，由热力学第一定律可知，其内能不变，气体温度不变，但由于膨胀体积增大，故压强减小，所以B错，C对；涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D错。 21. [解析]（1）由热力学第一定律△U = W＋Q，代入数据得：1.5×105 = 2.0×105＋Q，解得Q =－5×104； （2）由PV/T=恒量，压强不变时，V随温度T的变化是一次函数关系，故选择C图； （3）1g水的分子数 N = NA ，1cm2的分子数 n =N≈7×103 （6×103～7×103都算对）。 22.[解析]由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化。 设在T0＝293K充气后的最小胎压为Pmin，最大胎压为Pmax。依题意，当T1＝233K时胎压为P1＝1.6atm。根据查理定律
解得：Pmin＝2.01atm 当T2＝363K是胎压为P2＝3.5atm。根据查理定律
解得：Pmax＝2.83atm
23. [解析] （1）设气体初态压强为p1,体积为V1；末态压强为p2,体积为V2，由玻意耳定律 p1V1= p1V1 ① 代入数据得 p2=2.5 atm ② 微观察解释：温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增加。 （2）吸热。气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知气体吸热。
24. [解析] ⑴由玻意耳定律，可得
式中V是抽成真空后活塞下方气体体积 再由盖·吕萨克定律，得
由①②式，即可解得 T/＝1.2T1 ⑵由查理定律得 由此解得 p2＝0.75p0
25. [解析] （1）设锅内气体分子数为n，则 n＝NA ·V/V0 （2）根据热力学第一定律 ΔE＝W＋Q＝－3J 锅内气体内能减少，减少了3J （3）由P＝P0（1－αH）（其中α＞0）知，海拔高度的增加使大气压强减小；由P1＝P＋mg/S知，随海拔高度的增加，使阀门被顶起时锅内气体的压强减小；根据查理定律 P1/T1＝P2/T2 可知此时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低。 26．[解析] （1）由气体状态方程知
将P0＝l.0×10 5 pa，T0=300K，T1=330K，V1= P1=1.65×105pa （2）气体发生等温变化，根据玻马定律有 P1V1=P2V2 将V2=V0 代入，可得 P2=1.1×105pa 27．[解析]⑴由气体状态方程，可知
将V0＝3.0×10－3m3 ，T0=300K，P0=1.0×105Pa，T1=320K，P1=1.0×105Pa 代入上式，即可解得 V1=3.2×10－3m3 ⑵气体发生等温变化，根据玻马定律则有 P1V1=P2V2 将P2=8.0×104pa代入，可得 V2=4.0×103m3 28．[解析] 设加热前，被密封气体的压强为p1，轻线的张力为f，根据平衡条件得 对活塞A
对活塞B
由①②解得
即被密封气体的压强与大气压强相等，轻线处在拉直的松弛状态，这时气体的体积为
对气体加热时，被密封气体温度缓慢升高，两活塞一起向左缓慢移动，气体体积增大，压强保持不变
根据盖·吕萨克定律得
由③④⑤解得
讨论：⑴由此可知，当T≤
⑵当T＞T2时，活塞已无法移动，被密封气体的体积保持V2不变，由查理定律得：
解得
即当T＞
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来自： sdweifeng > 《高中物理思维.1》
