熱學3-3—掌握這六個考點,解決天津高考90%以上熱學題

2021-01-14 奏耐物理

近年來在天津市的國家各種考試中,紛紛提高了對熱學的考察頻率。如天津市高考2020年就新增對熱學的考察,意味著高三學生要多學一本書。不難看出國家對高中生就要求具備一定熱學基礎和素養的重視與要求。熱學從物理的一個分支來看絕對是相當有難度的,比經典力學甚至電磁學都難得多。單對高考而言,熱學教材的知識點也是很稀碎,沒有一定技巧的話學習不僅很浪費時間,而且不得要領。

單從天津高考應試的角度,由於天津高考去年剛引入熱學教材,所以5年之內我判斷對熱學的考察有且只有一道選擇題(熱力學常識/氣體不同狀態相關物理量的判斷),可以說天津高考(未來5年之內)90%以上的概率只會針對以下要點進行考察。


分子動能/分子勢能/分子內能的定義與關係:

(1)分子動能:顧名思義是由分子運動而具有的能量。溫度是分子平均動能的的標尺。即分子平均動能只與溫度有關,與其他量都無關

(2)分子勢能:分子勢能實則是由於分子之間的間距(相對位置)而產生的能量,這是由於氣體之間的相互作用力(在勢場中)而具有的能量,不妨類比重力勢能/電勢能/彈性勢能的定義。所以對於分子勢能而言,分子之間的間距(作用力)是勢能唯一的標尺。

(3)分子內能:即分子勢能+動能的總和。

對於理想氣體而言分子內能只與分子動能有關,即理想氣體不計分子勢能:

理想氣體由於分子間的間距使得氣體分子間的相互作用力可以忽略不計,所以不計分子勢能,即對於理想氣體,內能=動能,只與T有關!A氣體的溫度大於B氣體的溫度,A狀態的溫度大於B狀態的溫度,不用想別的,直接寫結論 Ua>Ub.

(我們高中階段涉及的但凡是內能相關的題目,考且只考理想氣體,也就是說除了*要點4會涉及對分子勢能的相關判斷以外,其餘不會對於分子勢能有任何考察)

分子的熱運動:

(1)擴散:能判斷什麼是擴散現象(墨水染色,炒菜聞味)+知道擴散直接證明了分子在做無規則熱運動即可。

(2)布朗運動:成因?布朗運動到底是誰在運動?特點?

分子間作用力:

(1)R=r0時,分子間作用力有何特徵?勢能有何特徵?

(2)隨著距離增大分子引力和斥力怎麼變?

(3)會畫分子作用力與勢能與分子間距的關係圖

理想氣體狀態方程

PV=nRT

熱力學三大定律的文字表述、公式、對應的永動機不能實現:

(1)熱力學第一定律(能量守恆):熱力學系統的內能的增量等於外界對其做功+熱傳遞,即△U=Q+W;第一類永動機不能實現(違反能量守恆),V增大,對外做功;

(2)熱力學第二定律的兩種表述(方向性):第二類永動機不能實現(違反能量傳遞的方向性)+熱機效率不可能達到100% (注意第二類永動機未違反能量守恆原理)

(3)熱力學第三定律:絕對零度不能實現




PV=nRT、△U=Q+W、氣體平均動能和內能只與溫度有關, 此三定理基本可解決一切狀態變化判斷分析題目。拿2020天津高考熱學題舉例:

步驟:

(1)看到溫度的描述,首先判斷內能和分子平均動能,溫度始終不變,直接判斷U不變,即△U=0, 分子平均動能不變。

(2)PV==nRT, 氣體膨脹V增大,T不變,即P變小,且氣體體積變大就意味著對外界做功

(3)△U=Q+W, △U=0,W<0, 所以必定吸熱


除了上述要點外,高中熱學涉及的知識點其實還有壓強計算(水銀、U型管)、油膜法測分子直徑的實驗、固、液和物態變化等,但由於天津高考目前只考一個選擇題,題型只有兩種:1.熱力學常識 2.氣體不同狀態相關物理量的判斷。故上述知識點均可不看,尤其對於衝刺階段基礎一般的學生而言,掌握以上6個要點對於熱學選擇題的得分完全足夠。

 


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