I．有關(guān)分子間相互作用力的理解，下面幾種觀點(diǎn)正確的是
A．0℃的冰變成0℃的水，體積要減小，表明該過程分子間的作用力為引力
B．0℃的冰變成0℃的水，體積雖減小，但是該過程分子間的作用力為斥力
C．高壓氣體的體積很難進(jìn)一步被壓縮，表明高壓氣體分子間的作用力為斥力
D．液體能夠流動而固體不能，說明液體分子間作用力小于固體分子間作用為
E．固體發(fā)生形變時(shí)產(chǎn)生的彈力，本質(zhì)上是固體大量分子間作用力的宏觀表現(xiàn)
II．如圖所示，一根長L=100cm、一端封閉的細(xì)玻璃管開口向上豎直放置，管內(nèi)用h=25cm長的水銀柱封閉了一段長L1=30cm的空氣柱．已知大氣壓強(qiáng)為75cmHg，玻璃管周圍環(huán)境溫度為27℃求：
（1）若將玻璃管緩慢倒轉(zhuǎn)至開口向下，玻璃管中氣柱將變成多大？
（2）若保持玻璃管開口向下直立，緩慢升高管內(nèi)氣體溫度，當(dāng)溫度升高到多少攝氏度時(shí)，管內(nèi)水銀開始溢出．
【答案】分析：Ⅰ分子間存在相互作用的引力與斥力，分子間作用力是引力與斥力的合力；當(dāng)分子間的距離等于平衡距離時(shí)，引力等于斥力，分子力為零，當(dāng)分子間的距離小于平衡距離時(shí)分子間作用力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)分子間距離大于平衡距離時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為引力．
Ⅱ（1）由玻璃管內(nèi)氣體為研究對象，應(yīng)用玻意耳定律可以求出玻璃管內(nèi)氣柱的長度；
（2）應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程可以求出氣體的溫度．
解答：解：Ⅰ、A、0℃的冰變成0℃的水，體積要減小，分子間距離變小，分子間距離小于平衡距離，分子間作用了表現(xiàn)為斥力，故A錯誤，B正確；
C、高壓氣體的體積很難進(jìn)一步被壓縮，是因?yàn)闅怏w壓強(qiáng)太大，并不能說明高壓氣體分子間的作用力為斥力，實(shí)際上高壓氣體分子間距離大于平衡距離，分子間作用力為引力，故C錯誤；
D、液體能夠流動而固體不能，是由物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同決定的，并不能說明液體分子間作用力小于固體分子間作用，故D錯誤；
E、分子間距離發(fā)生變化時(shí)，固體體積發(fā)生變化，物體發(fā)生形變，因此固體發(fā)生形變時(shí)產(chǎn)生的彈力，本質(zhì)上是固體大量分子間作用力的宏觀表現(xiàn)，故E正確；
故選BE．
Ⅱ、（1）以玻璃管內(nèi)封閉氣體為研究對象，設(shè)玻璃管橫截面積為S，
設(shè)初態(tài)壓強(qiáng)為P1=P+h=75+25=100cmHg，V1=L1S=30S，
倒轉(zhuǎn)后壓強(qiáng)P2=P-h=75-25=50cmHg，V2=L2S，
由玻意耳定律可得：P1L1=P2L2 ，
100×30S=50×L2S，解得：L2=60cm；
（2）T1=273+27=300K，當(dāng)水銀柱與管口相平時(shí)，
管中氣柱長L3=75cm，體積V3=L3S=75S，
P3=P-h=75-25=50cmHg，
由理想氣體狀態(tài)方程可得：=，
即：=，
解得：T3=375K，t=102℃；
故答案為：Ⅰ、BE；
Ⅱ、（1）玻璃管中氣柱長度是60cm．
（2）溫度升高到102℃時(shí)，管內(nèi)水銀開始溢出．
點(diǎn)評：熟練掌握分子動理論的基礎(chǔ)知識、應(yīng)用玻意耳定律與熱力學(xué)狀態(tài)方程即可正確解題．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

第七部分 熱學(xué)

熱學(xué)知識在奧賽中的要求不以深度見長，但知識點(diǎn)卻非常地多（考綱中羅列的知識點(diǎn)幾乎和整個(gè)力學(xué)——前五部分——的知識點(diǎn)數(shù)目相等）。而且，由于高考要求對熱學(xué)的要求逐年降低（本屆尤其低得“離譜”，連理想氣體狀態(tài)方程都沒有了），這就客觀上給奧賽培訓(xùn)增加了負(fù)擔(dān)。因此，本部分只能采新授課的培訓(xùn)模式，將知識點(diǎn)和例題講解及時(shí)地結(jié)合，爭取讓學(xué)員學(xué)一點(diǎn)，就領(lǐng)會一點(diǎn)、鞏固一點(diǎn)，然后再層疊式地往前推進(jìn)。

一、分子動理論

1、物質(zhì)是由大量分子組成的（注意分子體積和分子所占據(jù)空間的區(qū)別）

對于分子（單原子分子）間距的計(jì)算，氣體和液體可直接用，對固體，則與分子的空間排列（晶體的點(diǎn)陣）有關(guān)。

【例題1】如圖6-1所示，食鹽（NaCl）的晶體是由鈉離子（圖中的白色圓點(diǎn)表示）和氯離子（圖中的黑色圓點(diǎn)表示）組成的，離子鍵兩兩垂直且鍵長相等。已知食鹽的摩爾質(zhì)量為58.5×10－3kg/mol，密度為2.2×103kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol－1，求食鹽晶體中兩個(gè)距離最近的鈉離子中心之間的距離。

【解說】題意所求即圖中任意一個(gè)小立方塊的變長（設(shè)為a）的倍，所以求a成為本題的焦點(diǎn)。

由于一摩爾的氯化鈉含有NA個(gè)氯化鈉分子，事實(shí)上也含有2NA個(gè)鈉離子（或氯離子），所以每個(gè)鈉離子占據(jù)空間為 v = 

而由圖不難看出，一個(gè)離子占據(jù)的空間就是小立方體的體積a3 ，

即 a3 =  = ，最后，鄰近鈉離子之間的距離l = a

【答案】3.97×10－10m 。

〖思考〗本題還有沒有其它思路？

〖答案〗每個(gè)離子都被八個(gè)小立方體均分，故一個(gè)小立方體含有×8個(gè)離子 = 分子，所以…（此法普遍適用于空間點(diǎn)陣比較復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。）

2、物質(zhì)內(nèi)的分子永不停息地作無規(guī)則運(yùn)動

固體分子在平衡位置附近做微小振動（振幅數(shù)量級為0.1），少數(shù)可以脫離平衡位置運(yùn)動。液體分子的運(yùn)動則可以用“長時(shí)間的定居（振動）和短時(shí)間的遷移”來概括，這是由于液體分子間距較固體大的結(jié)果。氣體分子基本“居無定所”，不停地遷移（常溫下，速率數(shù)量級為102m/s）。

無論是振動還是遷移，都具備兩個(gè)特點(diǎn)：a、偶然無序（雜亂無章）和統(tǒng)計(jì)有序（分子數(shù)比率和速率對應(yīng)一定的規(guī)律——如麥克斯韋速率分布函數(shù)，如圖6-2所示）；b、劇烈程度和溫度相關(guān)。

氣體分子的三種速率。最可幾速率vP ：f(v) = （其中ΔN表示v到v +Δv內(nèi)分子數(shù)，N表示分子總數(shù)）極大時(shí)的速率，vP == ；平均速率：所有分子速率的算術(shù)平均值， ==；方均根速率：與分子平均動能密切相關(guān)的一個(gè)速率，==〔其中R為普適氣體恒量，R = 8.31J/(mol.K)。k為玻耳茲曼常量，k =  = 1.38×10－23J/K 〕

【例題2】證明理想氣體的壓強(qiáng)P = n，其中n為分子數(shù)密度，為氣體分子平均動能。

【證明】氣體的壓強(qiáng)即單位面積容器壁所承受的分子的撞擊力，這里可以設(shè)理想氣體被封閉在一個(gè)邊長為a的立方體容器中，如圖6-3所示。

考查yoz平面的一個(gè)容器壁，P =            ①

設(shè)想在Δt時(shí)間內(nèi)，有Nx個(gè)分子（設(shè)質(zhì)量為m）沿x方向以恒定的速率vx碰撞該容器壁，且碰后原速率彈回，則根據(jù)動量定理，容器壁承受的壓力

 F ==                            ②

在氣體的實(shí)際狀況中，如何尋求Nx和vx呢？

考查某一個(gè)分子的運(yùn)動，設(shè)它的速度為v ，它沿x、y、z三個(gè)方向分解后，滿足

v2 =  +  + 

分子運(yùn)動雖然是雜亂無章的，但仍具有“偶然無序和統(tǒng)計(jì)有序”的規(guī)律，即

 =  +  +  = 3                    ③

這就解決了vx的問題。另外，從速度的分解不難理解，每一個(gè)分子都有機(jī)會均等的碰撞3個(gè)容器壁的可能。設(shè)Δt = ，則

 Nx = ·3N總 = na3                         ④

注意，這里的是指有6個(gè)容器壁需要碰撞，而它們被碰的幾率是均等的。

結(jié)合①②③④式不難證明題設(shè)結(jié)論。

〖思考〗此題有沒有更簡便的處理方法？

〖答案〗有。“命令”所有分子以相同的速率v沿+x、?x、+y、?y、+z、?z這6個(gè)方向運(yùn)動（這樣造成的宏觀效果和“雜亂無章”地運(yùn)動時(shí)是一樣的），則 Nx =N總 = na3 ；而且vx = v

所以，P =  = ==nm = n

3、分子間存在相互作用力（注意分子斥力和氣體分子碰撞作用力的區(qū)別），而且引力和斥力同時(shí)存在，宏觀上感受到的是其合效果。

分子力是保守力，分子間距改變時(shí)，分子力做的功可以用分子勢能的變化表示，分子勢能EP隨分子間距的變化關(guān)系如圖6-4所示。

分子勢能和動能的總和稱為物體的內(nèi)能。

二、熱現(xiàn)象和基本熱力學(xué)定律

1、平衡態(tài)、狀態(tài)參量

a、凡是與溫度有關(guān)的現(xiàn)象均稱為熱現(xiàn)象，熱學(xué)是研究熱現(xiàn)象的科學(xué)。熱學(xué)研究的對象都是有大量分子組成的宏觀物體，通稱為熱力學(xué)系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)）。當(dāng)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不再隨時(shí)間變化時(shí)，這樣的狀態(tài)稱為平衡態(tài)。

b、系統(tǒng)處于平衡態(tài)時(shí)，所有宏觀量都具有確定的值，這些確定的值稱為狀態(tài)參量（描述氣體的狀態(tài)參量就是P、V和T）。

c、熱力學(xué)第零定律（溫度存在定律）：若兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)中的任何一個(gè)系統(tǒng)都和第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，那么，這兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)也必定處于熱平衡。這個(gè)定律反映出：處在同一熱平衡狀態(tài)的所有的熱力學(xué)系統(tǒng)都具有一個(gè)共同的宏觀特征，這一特征是由這些互為熱平衡系統(tǒng)的狀態(tài)所決定的一個(gè)數(shù)值相等的狀態(tài)函數(shù)，這個(gè)狀態(tài)函數(shù)被定義為溫度。

2、溫度

a、溫度即物體的冷熱程度，溫度的數(shù)值表示法稱為溫標(biāo)。典型的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)t、華氏溫標(biāo)F（F = t + 32）和熱力學(xué)溫標(biāo)T（T = t + 273.15）。

b、（理想）氣體溫度的微觀解釋： = kT （i為分子的自由度 = 平動自由度t + 轉(zhuǎn)動自由度r + 振動自由度s 。對單原子分子i = 3 ，“剛性”〈忽略振動，s = 0，但r = 2〉雙原子分子i = 5 。對于三個(gè)或三個(gè)以上的多原子分子，i = 6 。能量按自由度是均分的），所以說溫度是物質(zhì)分子平均動能的標(biāo)志。

c、熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)零度不可能達(dá)到。（結(jié)合分子動理論的觀點(diǎn)2和溫度的微觀解釋很好理解。）

3、熱力學(xué)過程

a、熱傳遞。熱傳遞有三種方式：傳導(dǎo)（對長L、橫截面積S的柱體，Q = KSΔ

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