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1、2020屆高考物理知識點總結(jié)復(fù)習(xí):熱學(xué)的計算
知識要點:
宏觀量,如物體的質(zhì)量、體積、密度等是可以測量的。微觀量,如分子質(zhì)量;分子直徑;分子體積;分子間的距離;分了個數(shù)等不能直接測量的。我們可以通過能直接的宏觀量,來估算微觀量。
阿伏加德羅常數(shù)是把宏觀量與微觀量聯(lián)系起來的橋梁。
一、估算分子數(shù):
設(shè)分子個數(shù)N,摩爾數(shù)n,阿伏加德羅數(shù)NA.
摩爾n的計算有兩種方法:
1、已知物質(zhì)的質(zhì)量為M,摩爾質(zhì)量Mm
則摩爾數(shù)
2、已知物質(zhì)的體積為V,摩爾體積Vm
則摩爾數(shù)
例1:估算10g水中,含有的水分子數(shù)。(保留兩位有效數(shù)字)
解:
例2:估算壓強為0.5atm,體積
2、為10 l溫度27℃,空氣中的分子數(shù)。(保留兩位有效數(shù)字)
解題思路:
1、將所給氣體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,求出氣體體積V′
2、用標(biāo)況下氣體的摩爾體積求出摩爾數(shù)n
3、分子個數(shù)
解:
二、估算分了的質(zhì)量和,固體或液體的分子直徑
1、估算分子質(zhì)量:
分子質(zhì)量m,摩爾質(zhì)量M摩。阿伏加德羅常數(shù)NA。
2、估算液體或固體分子的直徑:
估算液體或固體的分子直徑時,可忽略分子之間的空隙,分子一個挨一個排列,則分子體積V分
再將分子視為直徑為d的小球
例1:已知銅的摩爾質(zhì)量是64g / mol,銅的密度是8.9×103kg / m3試估算銅原子的質(zhì)量和半徑。
解:
3、銅原子的質(zhì)量
銅的摩爾體積:
銅的原子體積:
每個銅分子的直徑:d
代入數(shù)據(jù)
三、估算氣體分子間的平均距離
氣體分子模型:
氣體分子間距離比分子的線度大的多,在進行估算時,可以認(rèn)為氣體分子均勻分布在空間。每個分子占有一個小立方體的空間,分子位于重點方體中心,如圖所示。
每個分子平均占空體積
分子間距離
例:某容器中氣體壓強為0.2atm,溫度為27°,求容器中空氣分子間的平均距離。
解:1 mol 標(biāo)況下的氣體,在題目所給狀態(tài)下,求占有的體積V,
每個分子平均占空體積
分子間的平均距離
氣體的性質(zhì)
知識要點:
(一)氣體的狀態(tài)
4、參量——體積、溫度和壓強
1、氣體的體積:
國際單位制中,體積單位:m3
常用單位及換算關(guān)系:
2、氣體的溫度:
(1)溫度:表示物體的冷熱程度,是七個基本物理量之一。
(2)國際單位制中,用熱力學(xué)溫度標(biāo)表示的溫度,叫熱力學(xué)溫度。單位:開爾文。(符號):K
熱力學(xué)溫度攝氏溫標(biāo)換算關(guān)系:
3、氣體的壓強:
(1)氣體壓強:氣體對容器壁單位面積上的壓力。
(2)氣體壓強可以用壓強計測量。
(3)壓強的單位:
國際單位制中用:帕斯卡、符號:Pa 1 Pa = 1N / m2
常用單位:標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 (atm)毫米汞柱(mmHg)
換算關(guān)系:1 atm = 760m
5、mHg = 1.013×105 Pa
1mmHg = atm = 133.3 Pa
(2)氣體的實驗定律:
1、破意定律:
(1)定律:一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的條件下,它的壓強跟體積成反比。
即:
或:
(2)適用條件:
①氣體壓強不太大(與大氣壓相比)
②溫度不太低(與室溫相比)
③質(zhì)量不變,溫度不變
(3)等溫線:
①在P—V;P—T;V—T坐標(biāo)中的等溫線:
②圖象:
為一條過原點的直線:
③對一定質(zhì)量的氣體,溫度越高,PV越大(∵ PV=nRT)。下圖為一定質(zhì)量氣體在不同溫度下的等溫線,其中
2、查理定律
(1)表述一:一定質(zhì)量的氣體,在體積
6、不變的條件下,溫度每升高(或降低)1℃,它們的壓強增加(或減少)量等于在0℃時壓強的
即:
或
P—t圖中的等容線:過-273℃
(2)表述二:一定質(zhì)量的氣體,在體積不變的條件下,它的壓強和熱力學(xué)溫度成正比。
即:
在P—V坐標(biāo)中
(3)等容線
①
②一定質(zhì)量在不同體積下的P—T圖線()
V越大,斜率()越小。圖中
3、蓋呂薩克定律:
(1)表述一:一定質(zhì)量的氣體,在壓強不變的條件下,溫度每升高(或降低)1℃,它的體積的增加(或減少)量等于0℃時體積的。
即:
V—t坐標(biāo)中等壓線:
(2)表述二:一定質(zhì)量的氣體,在壓強不變的條件下,它的體積跟熱
7、力學(xué)溫度成正比。
即:
(3)等壓線:
①
②一定量氣體在不同壓強下的V—T圖象。()
P越大,斜率()越小。下圖中
4、理想氣體狀態(tài)方程:
利用玻意耳定律和查理定律證明一定質(zhì)量不理想氣體滿足
例1 [2020·江蘇物理卷T12(3)] 某同學(xué)在進行“用油膜法估測分子的大小”的實驗前,查閱數(shù)據(jù)手冊得知:油酸的摩爾質(zhì)量M=0.283 kg/mol,密度ρ=0.895×103 kg/m3.若100滴油酸的體積為1 mL,則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少?(取NA=6.02×1023mol-1,球的體積V與直徑D的關(guān)系為V=πD3,結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
【答
8、案】 1×101 m2
【解析】 一個油酸分子的體積V0=
由球的體積與直徑的關(guān)系得分子直徑D=
一滴油酸的體積V= m3=1×10-8 m3
1滴油酸所形成的單分子油膜的面積S=,解得S=1×101 m2
例2 [2020·福建卷T28(2)] (2)一定量的理想氣體在某一過程中,從外界吸收熱量2.5×104 J,氣體對外界做功1.0×104 J,則該理想氣體的_______.(填選項前的字母)
A.溫度降低,密度增大
B.溫度降低,密度減小
C.溫度升高,密度增大
D.溫度升高,密度減小
D 【解析】 從外界吸熱,Q=2.5×104 J,對外界做功,W=-1.0×104 J,由ΔU=Q+W可得,ΔU=1.5×104 J,內(nèi)能增大,這說明溫度升高;又氣體對外界做功,體積增大,由ρ=可知,密度減小.D正確.