一輪復(fù)習(xí)魯科版 第59講 分子動(dòng)理論 內(nèi)能 課件（39張）

1、第五十九講 分子動(dòng)理論 內(nèi)能一、分子動(dòng)理論1.物體是由大量分子組成的(1)分子的大小分子的直徑：數(shù)量級(jí)為_ m。分子的質(zhì)量：數(shù)量級(jí)為1026 kg。(2)阿伏加德羅常數(shù) 1 mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)。通常可取NA_ mol1。阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。10106.0210232.分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)(1)擴(kuò)散現(xiàn)象定義：_物質(zhì)能夠彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。實(shí)質(zhì)：擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，溫度_，擴(kuò)散得越快。(2)布朗運(yùn)動(dòng)定義：懸浮在液體中的_的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。實(shí)質(zhì)：布朗運(yùn)動(dòng)反映了_的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：顆粒越_，

2、運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越_，運(yùn)動(dòng)越激烈。不同越高小顆粒液體分子小高(3)熱運(yùn)動(dòng)分子的永不停息的_運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈。3.分子間同時(shí)存在引力和斥力(1)物質(zhì)分子間存在空隙，分子間的引力和斥力是_存在的，實(shí)際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的_。(2)分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而_，隨分子間距離的減小而_，但斥力比引力變化得_。無(wú)規(guī)則同時(shí)合力減小增大快(3)分子力與分子間距離的關(guān)系圖線(如圖所示)由分子間的作用力與分子間距離的關(guān)系圖線可知：當(dāng)rr0時(shí)，F(xiàn)引F斥，分子力為_。當(dāng)rr0時(shí)，F(xiàn)引F斥，分子力表現(xiàn)為_。當(dāng)

3、rr0時(shí)，F(xiàn)引F斥，分子力表現(xiàn)為_。當(dāng)分子間距離大于10r0(約為109 m)時(shí)，分子力很弱，可以忽略不計(jì)。零引力斥力【典例1】 (多選)關(guān)于分子間相互作用力的以下說法中正確的是()A.當(dāng)分子間的距離rr0時(shí)，分子力為零，說明此時(shí)分子間既不存在引力，也不存在斥力B.分子力隨分子間距離的變化而變化，當(dāng)rr0時(shí)，隨著距離的增大，分子間的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表現(xiàn)為引力C.當(dāng)分子間的距離rr0時(shí)，隨著距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表現(xiàn)為斥力D.當(dāng)分子間的距離r109 m時(shí)，分子間的作用力可以忽略不計(jì)CD解析分子間的引力和斥力同時(shí)存在，當(dāng)

4、分子間的距離rr0時(shí)，引力等于斥力，分子力為零，故A錯(cuò)誤；分子力隨分子間距離的變化而變化，當(dāng)rr0時(shí)，分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，斥力減小得更快，分子力表現(xiàn)為引力，故B錯(cuò)誤；當(dāng)分子間的距離rr0時(shí)，隨著距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，分子力表現(xiàn)為斥力，故C正確；當(dāng)分子間的距離r109m時(shí)，分子間的作用力可以忽略不計(jì)，故D正確。二、溫度和內(nèi)能1.溫度一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的_。2.兩種溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。關(guān)系：Tt273.15 K。3.分子的動(dòng)能(1)分子動(dòng)能是_所具有的動(dòng)能。(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值，_是

5、分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。(3)分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的_。溫度分子熱運(yùn)動(dòng)溫度總和4.分子的勢(shì)能(1)意義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的_決定的能。(2)分子勢(shì)能的決定因素微觀上：決定于_和分子排列情況；宏觀上：決定于_和狀態(tài)。相對(duì)位置分子間距離體積5.物體的內(nèi)能(1)定義：物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)_和_的總和。(2)決定因素：對(duì)于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的_和_決定，即由物體內(nèi)部狀態(tài)決定。(3)影響因素：物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運(yùn)動(dòng)速度大小_。(4)改變物體內(nèi)能的兩種方式：_和_。動(dòng)能分子勢(shì)能溫度體積無(wú)關(guān)做功熱傳遞【典例2】 (多選)關(guān)于分子

6、動(dòng)理論和物體的內(nèi)能，下列說法正確的是()A.某種物體的溫度為0 ，說明該物體中分子的平均動(dòng)能為零B.物體的溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能一定增大，但內(nèi)能不一定增大 C.當(dāng)分子間的距離增大時(shí)，分子間的引力和斥力都減小，但斥力減小得更快，所以分子間作用力總表現(xiàn)為引力D.10 g 100 的水的內(nèi)能小于10 g 100 的水蒸氣的內(nèi)能BD解析物體的溫度為0 ，分子的平均動(dòng)能不為零，分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體的溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能一定增大，但內(nèi)能還與勢(shì)能有關(guān)，內(nèi)能有可能減小，選項(xiàng)B正確；當(dāng)分子間的距離小于平衡距離r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，大于r0時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為引力

7、，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在10 g 100 的水變成水蒸氣時(shí)，分子間距增大，要克服分子間的引力做功，分子勢(shì)能增大，所以10 g 100 的水的內(nèi)能小于10 g 100 水蒸氣的內(nèi)能，選項(xiàng)D正確。考點(diǎn)一微觀量估算的“兩種建模方法”1.求解分子直徑時(shí)的兩種模型(對(duì)于固體和液體)2.宏觀量與微觀量的相互關(guān)系(1)微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0。(2)宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度。(3)相互關(guān)系【典例3】 (2020江蘇泰州市5月第二次模擬)水的密度1.0103 kg/m3、摩爾質(zhì)量M1.8102 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)為NA6.021023

8、 mol1，一滴露水的體積大約是9.0108 cm3，它含有_個(gè)水分子，如果一只極小的蟲子來喝水，每分鐘喝進(jìn)9.0107個(gè)水分子時(shí)，喝進(jìn)水的質(zhì)量是_ kg。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)喝進(jìn)水的質(zhì)量為mnM2.71018 kg。答案3.010152.71018解析已知水的摩爾質(zhì)量為M1.8102 kg【變式1】 某一體積為V的密封容器，充入密度為、摩爾質(zhì)量為M的理想氣體，阿伏加德羅常數(shù)為NA。則該容器中氣體分子的總個(gè)數(shù)N_。現(xiàn)將這部分氣體壓縮成液體，體積變?yōu)閂0，此時(shí)分子中心間的平均距離d_。(將液體分子視為立方體模型)解析氣體的質(zhì)量mV該部分氣體壓縮成液體，分子個(gè)數(shù)不變又V1d3實(shí)驗(yàn)十七用油膜法估

9、測(cè)油酸分子的大小1.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測(cè)分子的大小。當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí)，油酸酒精溶液就在水面上散開，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如圖甲所示形狀的一層純油酸薄膜。如果算出一定體積的油酸酒精溶液在水面上形成的單分子油膜的面積，即可算出油酸分子的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積，用S表2.實(shí)驗(yàn)器材 盛水淺盤、注射器(或滴管)、容量瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉(或細(xì)石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆。3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用稀酒精溶液及清水清洗淺盤，充分洗去油污、粉塵，以免給實(shí)驗(yàn)帶來誤差。(2)配制油酸酒精溶液，取純油酸

10、1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶?jī)?nèi)注入酒精，直到液面達(dá)到500 mL刻度線為止，搖動(dòng)容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，這樣就得到了500 mL含1 mL純油酸的油酸酒精溶液。(3)用注射器(或滴管)將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體積Vn時(shí)的滴數(shù)n。(5)向淺盤里倒入約2 cm深的水，并將痱子粉或細(xì)石膏粉均勻地撒在水面上。(6)用注射器(或滴管)將一滴油酸酒精溶液滴在水面上。(7)待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上。(8)將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1

11、cm的正方形為單位計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))。4.注意事項(xiàng)(1)注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1 cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，這是針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果。(2)待測(cè)油酸薄膜擴(kuò)散后又會(huì)收縮，要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再畫輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；酒精揮發(fā)后液面收縮。(3)當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將水從淺盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣做可保持淺盤的清潔。(4)本實(shí)驗(yàn)只要求估測(cè)分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合要求即可?！镜淅?/p>

12、4】 2019全國(guó)卷用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是_。實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以_。為得到油酸分子的直徑，還需測(cè)量的物理量是_。答案使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測(cè)出1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù)，得到一滴溶液中純油酸的體積單分子層油膜的面積【變式2】 (2020安徽蚌埠市第二次質(zhì)檢)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí)，在每200 mL油酸酒精溶液中有純油酸1 mL，實(shí)驗(yàn)中利用注射器測(cè)出200滴該溶液的體積為1 mL，已知1滴該溶液滴入淺水盤中最終形成的

13、油膜面積為175 cm2，則油酸分子大小約為_ m(保留3位有效數(shù)字)。在該實(shí)驗(yàn)中，液體表面的張力使液滴從針頭滴落時(shí)呈現(xiàn)球狀，則液體表層分子間作用力表現(xiàn)為_(填“引力”或“斥力”)，分子間距離_(填“大于”“等于”或“小于”)液體內(nèi)分子的平衡距離。答案1.43109引力大于解析由題可知，一滴油酸的總體積液體表面的張力，是因分子間作用力表現(xiàn)為引力。當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子間距大于液體內(nèi)分子的平衡距離?！咀兪?】 (2020江蘇南京市六校聯(lián)合體5月聯(lián)考)在“油膜法估測(cè)分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中，某老師為本實(shí)驗(yàn)配制油酸酒精溶液，實(shí)驗(yàn)室配備的器材有：面積為0.25 m2的蒸發(fā)皿，滴管，量筒(60滴溶液

14、滴入量筒體積約為1毫升)，純油酸和無(wú)水酒精若干等。已知分子直徑數(shù)量級(jí)為1010 m，求該老師配制的油酸酒精溶液濃度(油酸與油酸酒精溶液的體積比)至多為多少？答案1.5103解析根據(jù)題意可知，形成的油膜的面積不能超過蒸發(fā)皿的面積，當(dāng)油膜面積等于蒸發(fā)皿的面積時(shí)，此時(shí)油酸濃度最大，一滴油酸的體積為VdS1010 m0.25 m22.51011 m3考點(diǎn)二布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)1.布朗運(yùn)動(dòng)(1)研究對(duì)象：懸浮在液體中的小顆粒。(2)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：無(wú)規(guī)則、永不停息。(3)相關(guān)因素：顆粒大小、溫度。(4)物理意義：說明液體分子做永不停息的無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)。2.擴(kuò)散現(xiàn)象：相互接觸的物體分子彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。產(chǎn)生原

15、因：分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。3.擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)的比較現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)活動(dòng)主體分子微小固體顆粒分子區(qū)別分子的運(yùn)動(dòng)，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間比分子大得多的微粒的運(yùn)動(dòng)分子的運(yùn)動(dòng)，不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(diǎn)都是無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)都反映分子做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)【典例5】 (2020北京市昌平區(qū)二模練習(xí))某同學(xué)在顯微鏡下觀察水中懸浮的花粉微粒的運(yùn)動(dòng)。他把小微粒每隔一定時(shí)間的位置記錄在坐標(biāo)紙上，如圖所示。則該圖反映了()CA.液體分子的運(yùn)動(dòng)軌跡 B.花粉微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡C.每隔一定時(shí)間花粉微粒的位置 D.每隔一定時(shí)間液體分子的

16、位置解析顯微鏡能看見的是懸浮的花粉微粒不是分子，A、D錯(cuò)誤；如圖所示是小微粒每隔一定時(shí)間在坐標(biāo)紙上的位置，用直線把它們連接起來，表現(xiàn)出無(wú)規(guī)律性，期間微粒不一定是沿直線運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤，C正確?！咀兪?】 20211月重慶市學(xué)業(yè)水平選擇性考試適應(yīng)性測(cè)試以下現(xiàn)象中，主要是由分子熱運(yùn)動(dòng)引起的是()A.菜籽油滴入水中后會(huì)漂浮在水面B.含有泥沙的渾水經(jīng)過一段時(shí)間會(huì)變清C.密閉容器內(nèi)懸浮在水中的花粉顆粒移動(dòng)D.荷葉上水珠成球形解析菜籽油滴入水中漂浮在水面主要體現(xiàn)的是浮力作用，A錯(cuò)誤；含有泥沙的渾水經(jīng)過一段時(shí)間會(huì)變清是由于泥沙的平均密度大于水的密度，泥沙在重力的作用下向下沉，而上層水變清，B錯(cuò)誤；密閉容器內(nèi)懸浮

17、在水中的花粉顆粒移動(dòng)，是因?yàn)樗肿訜徇\(yùn)動(dòng)撞擊花粉顆粒，造成了花粉顆粒受力不平衡，C正確；荷葉上的水珠成球形是表面張力的作用，是分子間作用力的結(jié)果，D錯(cuò)誤。 C【變式5】 (多選)2019江蘇卷在沒有外界影響的情況下，密閉容器內(nèi)的理想氣體靜置足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，該氣體()A.分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)停息下來 B.每個(gè)分子的速度大小均相等C.分子的平均動(dòng)能保持不變 D.分子的密集程度保持不變CD解析分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)永不停息，分子的速率分布呈中間多兩頭少，不可能每個(gè)分子的速度大小均相等，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志可知，只要溫度不變，分子的平均動(dòng)能就保持不變，又由于體積不變，所以分子的密集程度保

18、持不變，選項(xiàng)C、D正確。考點(diǎn)三分子力和內(nèi)能1.分子力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系如圖所示(取無(wú)窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能Ep0)。當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)r增大時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加。當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)r減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加。當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小。2.內(nèi)能和機(jī)械能的區(qū)別能量定義決定因素量值測(cè)量轉(zhuǎn)化內(nèi)能物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和由物體內(nèi)部分子微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定，與物體整體運(yùn)動(dòng)情況無(wú)關(guān)任何物體都具有內(nèi)能，恒不為零無(wú)法測(cè)量，其變化量可由做功和熱傳遞來量度在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化機(jī)械能物體的動(dòng)能及重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的總和與物體宏觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、參考系和零勢(shì)能面的選取有

19、關(guān)，和物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)情況無(wú)關(guān)可以為零可以測(cè)量【典例6】 2020全國(guó)卷分子間作用力F與分子間距r的關(guān)系如圖所示，rr1時(shí)，F(xiàn)0。分子間勢(shì)能由r決定，規(guī)定兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)分子間的勢(shì)能為零。若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在兩分子間距減小到r2的過程中，勢(shì)能_(填“減小”“不變”或“增大”)；在間距由r2減小到r1的過程中，勢(shì)能_(填“減小”“不變”或“增大”)；在間距等于r1處，勢(shì)能_(填“大于”“等于”或“小于”)零。解析若一分子固定于原點(diǎn)O，另一分子從距O點(diǎn)很遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在兩分子間距減小到r2的過程中，分子力做正功，勢(shì)能減??；由r2減小到r1的過程中，分子力仍做正功，勢(shì)能減??；在間距為r1處，勢(shì)能小于零。答案減小減小小于【變式6】 2019江蘇卷由于水的表面張力，荷葉上的小水滴總是球形的。在小水滴表面層中，水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為_(選填“引力”或“斥力”)。分子勢(shì)能Ep和分子間距離r的關(guān)系圖像如圖7所示，能總體上反映小水滴表面層中水分子勢(shì)能Ep的是圖中_(選填“A”“B”或“C”)的位置。答案引力C解析在小水滴表面層中，分子之間的距離較大，水分子之間的作用力表現(xiàn)為引力。由于平衡位置對(duì)應(yīng)的分子勢(shì)能最小，在小水滴表面