第1讲热学分子动理论、热力学定律及固体、液体、气体的性质[必备知识]1.分子动理论、内能及热力学定律2.晶体和非晶体的比较类别天然几何外形物理性质的方向性固定的熔点特点原因特点原因特点原因单晶体有微粒排列有规则各向异性微粒排列有规律有需破坏点阵结构多晶体无内部结构无规则各向同性内部结构无规则有需破坏点阵结构无点阵结构需破非晶体无微粒排列无规则各向同性微粒排列无规则无坏3.液体表面张力的特点(1)液体的表面张力使液体表面有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切。
(2)液体表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关；是液体表面层内大量分子力的宏观表现。
4.饱和汽压、相对湿度(1)饱和汽压是液体的蒸发与液化达到动态平衡时的压强，饱和汽压与温度有关，温度越高饱和汽压越大，但不是线性变化。
(2)绝对湿度是空气中含有水蒸气的实际压强，相对湿度＝绝对湿度同温度下的饱和汽压。
5.气体分子运动特点(1)分子间的碰撞十分频繁，气体分子沿各个方向运动的机会(几率)相等。
(2)大量气体分子的速率分布呈现中间多两头少(速率过大或过小的分子数目少)的规律。
(3)理想气体的内能仅由温度和分子总数决定，与气体的体积无关。
[真题示例]1.[2017·全国卷Ⅰ，33(1)]氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图1中两条曲线所示。
下列说法正确的是________。
(填正确答案标号)图1A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大解析根据图线的物理意义可知，曲线下的面积表示总分子数，所以图中两条曲线下面积相等，选项A正确；温度是分子平均动能的标志，且温度越高，速率大的分子比例较大，所以图中实线对应于氧气分子平均动能较大的情形，虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B、C正确；根据曲线不能求出任意区间的氧气分子数目，选项D错误；由图线可知100 ℃时的氧气分子速率出现在0～400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比比0 ℃ 时的百分比小，选项E错误。
答案ABC2.[2017·全国卷Ⅱ，33(1)]如图2，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空。
现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸。
待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积。
假设整个系统不漏气。
下列说法正确的是________。
(填正确答案标号)图2A.气体自发扩散前后内能相同B.气体在被压缩的过程中内能增大C.在自发扩散过程中，气体对外界做功D.气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E.气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变解析因为汽缸、活塞都是绝热的，隔板右侧是真空，所以理想气体在自发扩散的过程中，既不吸热也不放热，也不对外界做功。
根据热力学第一定律可知，气体自发扩散前后，内能不变，选项A正确，选项C错误；气体被压缩的过程中，外界对气体做功，气体内能增大，又因为一定质量的理想气体的内能只与温度有关，所以气体温度升高，分子平均动能增大，选项B、D正确，选项E错误。
答案ABD真题感悟1.高考考查特点本考点主要考查：(1)布朗运动、分子热运动与温度的关系。
(2)分子力、分子势能与分子间距离的关系及分子势能与分子力做功的关系。
(3)内能变化与做功、热传递的关系，气体性质。
(4)从微观角度考查固体、液体和气体的性质。
2.解题的常见误区及提醒(1)常常分不清分子的热运动和布朗运动的区别。
(2)准确掌握物体内能的微观决定因素和宏观因素是解题关键。
(3)宏观自发过程都具有方向性，理解热力学第二定律，注意不产生其他影响的含义。
(4)晶体和非晶体的根本区别是有没有确定的熔点。
多晶体也没有规则的外形和各向异性。
预测1分子动理论的理解及应用预测2固体、液体、气体的性质预测3热力学定律的理解及应用1.[2017·福建福州质检，33(1)]下列四幅图的有关说法中正确的是________。
(填正确答案标号)A.分子间距离为r0时，分子间不存在引力和斥力B.分子间距离在小于r0范围内分子间距离减小时，引力、斥力均增大，分子力表现为斥力C.水面上的单分子油膜，在测量分子直径d大小时可把分子当作球形处理D.食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性E.猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，分子间表现为斥力，可看作是绝热变化解析当分子间距离为r0时，分子间存在引力和斥力，但此时分子间引力等于斥力，合力为0，A 项错误；分子间距离在小于r0范围内分子间距离减小时，斥力和引力均增大，分子力表现为斥力，B项正确；猛推木质推杆，外界对气体做正功，密闭的气体温度升高，压强变大，因r0的数量级为10－10 m，此时气体分子间距离大于r0的10倍，分子间作用力十分微弱，可以忽略，即E项错误。
答案BCD2.(2017·漳州市二模)关于晶体、液晶和饱和汽的理解，下列说法正确的是________。
(填正确答案标号)A.晶体的分子排列都是有规则的B.液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点C.饱和汽压与温度和体积都有关D.相对湿度越大，空气中水蒸气越接近饱和E.对于同一种液体，饱和汽压随温度升高而增大答案BDE3.[2017·广东揭阳二模，33(1)]下列说法中正确的是________。
(填正确答案标号)A.晶体具有确定的熔点B.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用C.某物体温度高，组成该物体的某些分子速率可能很小D.理想气体从外界吸热，则内能一定增大E.压缩气体需要力表明气体分子间存在斥力解析晶体具有确定的熔点，非晶体无确定的熔点，选项A正确；露珠呈球状是由于液体表面张力的作用，选项B正确；某物体温度高，分子的平均速率较大，但是组成该物体的某些分子速率可能很小，选项C正确；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，理想气体从外界吸热，则内能不一定增大，选项D错误；压缩气体需要力是气体压强作用的结果，并不能表明气体分子间存在斥力，选项E错误。
答案ABC4.(2017·鹰潭市一模)关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是________。
(填正确答案标号)A.空气相对湿度越大时，水蒸发越快B.物体的温度越高，分子平均动能越大C.第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第一定律D.两个分子间的距离由大于10－9m处逐渐减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小到零，再增大E.若一定量气体膨胀对外做功50 J，内能增加80 J，则气体一定从外界吸收130 J的热量解析空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，故A 错误；温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，分子热运动就越剧烈，分子平均动能越大，故B正确；第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，不违反热力学第一定律，故C错误；两个分子间的距离由大于10－9m处逐渐减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先表现为引力，引力先增大到最大值后减小到零，之后，分子间作用力表现为斥力，从零开始增大，故D确；若一定量气体膨胀对外做功50 J，即W＝－50 J，内能增加80 J，即ΔU＝80 J，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝130 J，即气体一定从外界吸收130 J的热量。
故E 正确。
答案BDE5.[2017·湖北八校二联，33(1)]下列说法中正确的是________。
(填正确答案标号)A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动B.气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大C.一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子之间的势能增加D.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低E.空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律解析布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，而不是分子的运动，故A对；温度升高分子的平均动能增大，但不是每个分子的速率都增大，故B错；一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，虽然温度没有升高，但此过程必须吸热，而吸收的热量使分子之间的距离增大，分子势能增加，故C对；温度是分子热运动的平均动能的标志，故D对；由热力学第二定律知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，空调机作为制冷机使用时，消耗电能，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，故E错。
答案ACD气体实验定律和理想气体状态方程[必备知识]1.2.一定质量理想气体的状态变化图象与特点类别图象特点其他图象等温线pV＝CT(其中C为恒量)pV之积越大，等温线温度越高，线离原点越远p＝CT1V，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高等容线p＝CVT，斜率k＝CV，即斜率越大，体积越小等压线V＝CpT，斜率k＝Cp，即斜率越大，压强越小[真题示例]1.[2017·全国卷Ⅲ，33(1)]如图3，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a。
下列说法正确的是________。
(填正确答案标号)图3A.在过程ab中气体的内能增加B.在过程ca中外界对气体做功C.在过程ab中气体对外界做功D.在过程bc中气体从外界吸收热量E.在过程ca中气体从外界吸收热量解析在过程ab中，体积不变，气体对外界不做功，压强增大，温度升高，内能增加，故选项A 正确，C错误；在过程ca中，气体的体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，内能变小，气体向外界放出热量，故选项B正确，E错误；在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，故选项D正确。
答案ABD2.[2017·全国卷Ⅰ，33(2)]如图4，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。
初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A 中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。
已知室温为27 ℃，汽缸导热。
图4(ⅰ)打开K 2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强； (ⅱ)接着打开K 3，求稳定时活塞的位置；(ⅲ)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强。