選修熱學第講分子動理論內能

選修熱學第講分子動理論內能第一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二知識點1分子動理論的基本觀點和實驗依據(jù)阿伏伽德羅常數(shù)Ⅰ1.物體是由大量分子組成的（1）分子很?。孩僦睆綌?shù)量級為_____m。②質量數(shù)量級為___________kg。（2）分子數(shù)目特別大：阿伏伽德羅常數(shù)NA=__________mol-1。10-1010-27～10-266.02×1023第二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二2.分子的熱運動（1）布朗運動：①永不停息、_______運動。②顆粒越小，運動越_____。③溫度越高，運動越_____。④運動軌跡不確定，只能用不同時刻的位置連線確定_____做無規(guī)則運動。⑤不能直接觀察分子的無規(guī)則運動，而是用懸浮的___________的無規(guī)則運動來反映液體分子的無規(guī)則運動。（2）熱運動：物體分子永不停息地_______運動，這種運動跟溫度__（A.有關B.無關）。無規(guī)則明顯激烈微粒固體小顆粒無規(guī)則A第三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二3.分子間的相互作用力（1）引力和斥力同時存在，都隨分子間距離的增大而_____，隨分子間距離的減小而_____，_____比引力變化更快。（2）分子力的特點：①r=r0時（r0的數(shù)量級為10-10m），F(xiàn)引=F斥，分子力F=0；②r<r0時，F(xiàn)引<F斥，分子力F表現(xiàn)為_____；③r>r0時，F(xiàn)引>F斥，分子力F表現(xiàn)為_____；④r>10r0時，F(xiàn)引、F斥迅速減為零，分子力F=__。減小增大斥力斥力引力0第四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二（3）分子力隨分子間距離的變化圖像如圖所示。第五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二知識點2溫度是分子平均動能的標志、內能Ⅰ1.溫度一切達到_______的系統(tǒng)都具有相同的溫度。2.兩種溫標攝氏溫標和熱力學溫標。關系：T=_________K。熱平衡t+273.15第六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二3.分子的動能（1）分子動能是___________所具有的動能；（2）分子熱運動的平均動能是所有分子熱運動的動能的平均值，_____是分子熱運動的平均動能的標志；（3）分子熱運動的總動能是物體內所有分子熱運動動能的_____。溫度總和分子熱運動第七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二4.分子的勢能（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)。相對位置分子間距離體積第八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二5.物體的內能（1）等于物體中所有分子的熱運動_____與_________的總和，是狀態(tài)量。（2）對于給定的物體，其內能大小由物體的_____和_____決定。（3）物體的內能與物體的位置高低、運動速度大小__（A.有關B.無關）。動能分子勢能溫度體積B第九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二知識點3實驗：用油膜法估測分子的大小1.實驗原理利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜，將油酸分子看作球形，測出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積，用計算出油膜的厚度，其中V為一滴油酸溶液中純油酸的體積，S為油膜面積，這個厚度就近似等于油酸分子的直徑。第十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二2.實驗器材盛水淺盤、滴管（或注射器）、試劑瓶、坐標紙、玻璃板、痱子粉（或細石膏粉）、油酸酒精溶液、量筒、彩筆。3.實驗步驟(1)取1mL（1cm3）的油酸溶于酒精中，制成200mL的油酸酒精溶液。(2)往邊長約為30～40cm的淺盤中倒入約2cm深的水，然后將痱子粉（或細石膏粉）均勻地撒在水面上。第十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二(3)用滴管（或注射器）向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使這些溶液的體積恰好為1mL，算出每滴油酸酒精溶液的體積mL。(4)用滴管（或注射器）向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開，形成單分子油膜。(5)待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上。(6)將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積。第十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二(7)據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，據(jù)一滴油酸的體積V和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的厚度，即為油酸分子的直徑。比較算出的分子直徑，看其數(shù)量級（單位為m）是否為10-10，若不是10-10需重做實驗。第十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【思考辨析】（1）分子質量的數(shù)量級一定為10-26kg。()（2）布朗運動的激烈程度與溫度有關。()（3）分子間斥力隨分子間距的增大而增大。()（4）-33℃=240K。()（5）分子動能指的是由于分子定向移動具有的能。()（6）當分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大。()第十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二（7）內能相同的物體，它們的分子平均動能一定相同。()（8）用油膜法估測分子的大小時，痱子粉在水面上不均勻不會影響實驗結果。()第十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二分析：一般分子質量的數(shù)量級為10-26kg，氫分子質量的數(shù)量級為10-27kg，（1）錯；溫度越高，布朗運動越激烈，（2）對；分子間斥力隨分子間距離的增大而減小，（3）錯；由T=t+273K，知（4）對；分子動能指的是由于分子做無規(guī)則運動而具有的能，（5）錯；當分子力表現(xiàn)為引力時，分子間距增大時分子力做負功，分子勢能增大，（6）對；內能相同的物體，是指物體內所有分子的動能和分子勢能的總和相同，而它們的分子平均動能卻不一定相同，（7）錯；痱子粉在水面上不均勻會影響油酸在水面上散開，對實驗結果有影響，（8）錯。第十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二考點1微觀量的估算【考點解讀】1.求解分子直徑時的兩種模型（1）把分子看作球形，；（2）把分子看作小立方體,。對于氣體，按上述思路算出的不是分子直徑，而是氣體分子間的平均距離。解題技巧第十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二2.宏觀量與微觀量的相互關系（1）微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質量m0。（2）宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vm，物體的質量m、摩爾質量M、物體的密度ρ。（3）相互關系：①一個分子的質量：。第十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二②一個分子的體積：。（注：對氣體V0為分子所占空間體積）③物體所含的分子數(shù)：或。④單位質量中所含的分子數(shù)：。第十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【典例透析1】已知汞的摩爾質量為M=200.5×10-3kg/mol,密度為ρ=13.6×103kg/m3,阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.0×1023mol-1。求：

(1)一個汞原子的質量（用相應的字母表示即可）；（2）一個汞原子的體積（結果保留一位有效數(shù)字）；（3）體積為1cm3的汞中汞原子的個數(shù)（結果保留一位有效數(shù)字）。第二十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【解題探究】（1）1摩爾汞含有多少個汞原子？提示：1摩爾汞含有阿伏伽德羅常數(shù)個汞原子。（2）如何計算摩爾體積？提示:摩爾質量除以密度即為摩爾體積。（3）如何計算1cm3汞的質量？如何計算對應的物質的量？物質的量乘阿伏伽德羅常數(shù)等于什么？提示：汞的體積乘汞的密度即為汞的質量；汞的質量除以摩爾質量即為汞的物質的量；物質的量乘NA等于原子數(shù)。第二十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【解析】（1）一個汞原子的質量為。（2）一個汞原子的體積為。（3）1cm3的汞中含汞原子個數(shù)（個）答案：(1)(2)2×10-29m3(3)4×1022個第二十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【總結提升】微觀量的求解方法（1）分子的大小、分子體積、分子質量屬微觀量，直接測量它們的數(shù)值非常困難，可以借助較易測量的宏觀量結合摩爾體積、摩爾質量等來估算這些微觀量，其中阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁和紐帶。(2)建立合適的物理模型，通常把固體、液體分子模擬為球形或小立方體形。氣體分子所占據(jù)的空間則建立立方體模型。第二十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【變式訓練】(2014·廈門模擬)假如全世界60億人同時數(shù)1g水的分子個數(shù),每人每小時可以數(shù)5000個,不間斷地數(shù),則完成任務所需時間最接近(阿伏伽德羅常數(shù)NA取6×1023mol-1)(

)A.10年B.1千年C.10萬年D.1千萬年【解析】選C。1g水含有的分子數(shù)為則60億人同時數(shù)，每人每小時可以數(shù)5000個所需時間年，故選C。

第二十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二考點2物體的內能【考點解讀】1.物體的內能與機械能的比較

名稱比較內能機械能定義物體中所有分子熱運動動能與分子勢能的總和物體的動能、重力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱對比分析第二十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二

名稱比較內能機械能決定因素與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關跟宏觀運動狀態(tài)、參考系和零勢能點的選取有關量值任何物體都有內能可以為零測量無法測量可測量本質微觀分子的運動和相互作用的結果宏觀物體的運動和相互作用的結果運動形式熱運動機械運動聯(lián)系在一定條件下可以相互轉化，能的總量守恒第二十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二2.內能和熱量的比較內能熱量區(qū)別是狀態(tài)量，狀態(tài)確定系統(tǒng)的內能隨之確定。一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內能是過程量，它表示由于熱傳遞而引起的內能變化過程中轉移的能量聯(lián)系在只有熱傳遞改變物體內能的情況下，物體內能的改變量在數(shù)值上等于物體吸收或放出的熱量第二十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【典例透析2】下列說法中正確的是()A.物體自由下落時速度增大，所以物體的內能也增大B.物體的機械能為零時，內能也為零C.物體的體積減小、溫度不變時，物體的內能一定減小D.甲物體的溫度比乙物體的溫度高，則甲物體分子的平均動能比乙物體分子的平均動能大，平均速率不一定大第二十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【解題探究】（1）物體內能的大小與物體機械能的大小有直接關系嗎？提示:無直接關系。(2)物體的體積減小，分子勢能一定減小嗎？提示:不一定減小。（3）分子的平均動能的大小與什么因素有關？平均動能大，平均速率就大嗎？提示:分子的平均動能的大小與溫度有關。平均動能大，分子的質量不一定小，故平均速率不一定大。第二十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【解析】選D。物體下落速度增大，則動能增大，但溫度不一定升高，選項A錯誤；機械能為零的物體，其內能不可能為零，所以選項B錯誤；物體體積減小時，分子間距離減小，但分子勢能不一定減小，即物體的內能不一定減小，所以選項C錯誤；溫度越高的物體，分子的平均動能越大，但分子的平均動能與平均速率是不同的概念，分子平均動能除與平均速率有關外，還與分子質量有關，所以選項D正確。第三十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【總結提升】分析物體的內能問題的技巧分析物體的內能問題應當明確以下幾點：（1）內能是對物體的大量分子而言的，不存在某個分子內能的說法。（2）決定內能大小的因素為溫度、體積、分子數(shù)，還與物態(tài)有關系。（3）通過做功或熱傳遞可以改變物體的內能。（4）溫度是分子平均動能的標志，相同溫度的任何物體，分子的平均動能相同。第三十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【變式訓練】(2014·莆田模擬)關于物體內能,以下說法正確的是(

)A.質量、溫度和體積都相等的物體具有相同的內能B.物體內能改變時溫度不一定改變C.吸收相等熱量的物體內能增量一定相等D.內能相等的兩物體接觸時,不會發(fā)生熱傳遞第三十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【解析】選B。溫度相同時物體分子平均動能相同,但質量、體積相同的不同物體分子數(shù)和分子間距離不同,內能可能不同,同理,物體內能改變時溫度不一定改變,選項A錯誤,B正確;發(fā)生熱傳遞的條件是有溫度差,內能相等的兩物體溫度不一定相等,選項D錯誤;改變內能的方式有做功和熱傳遞,吸收相等熱量的物體內能增量不一定相等,選項C錯誤。第三十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二考點3分子力、分子勢能與分子間距離的關系【考點解讀】分子勢能的變化與分子間距離的變化的關系取r→∞處為零勢能處。（1）當r＞r0時，分子力為引力，當r增大時，分子力做負功，分子勢能增加。拓展延伸第三十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二（2）當r＜r0時，分子力為斥力，當r減小時，分子力做負功，分子勢能增加。（3）當r=r0時，分子勢能最小。第三十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【典例透析3】如圖所示，甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于r軸上距原點r3的位置。虛線分別表示分子間斥力F斥和引力F引的變化情況，實線表示分子間的斥力與引力的合力F合的變化情況。若把乙分子由靜止釋放，則乙分子()第三十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二A．運動到r2位置時，速度最大B．從r3到r2做加速運動，從r2到r1做減速運動C．從r3到r1分子勢能先減少后增加D．從r3到r1分子勢能減少第三十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【解題探究】（1）試分析分子力做功與分子勢能變化的關系。①分子力做正功：_____________。②分子力做負功：_____________。（2）試分析r=r0時分子力和分子勢能的大小情況。①分子力情況：_________________________________。②分子勢能情況：_____________。（3）只有分子力做功時的功能關系如何？提示：分子動能和分子勢能之和守恒。分子勢能減少分子勢能增加分子引力等于分子斥力，分子力為零分子勢能最小第三十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【解析】選D。從r3到r1的整個過程中，分子力始終表現(xiàn)為引力，乙分子一直做加速運動，因為分子力做正功，所以分子動能增大，分子勢能逐漸減少，選項B、C錯誤，選項D正確；再從r1到O的過程中，分子力表現(xiàn)為斥力，乙分子做減速運動，所以在運動到r1位置時，速度最大，選項A錯誤。第三十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【總結提升】判斷分子勢能變化的兩種方法方法一：根據(jù)分子力做功判斷：分子力做正功，分子勢能減?。环肿恿ψ鲐摴?，分子勢能增加。方法二：利用分子勢能與分子間距離的關系圖線判斷。如圖所示。但要注意此圖線和分子力與分子間距離的關系圖線形狀雖然相似但意義不同，不要混淆。

第四十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【變式訓練】(2013·福建高考)下列四幅圖中,能正確反映分子間作用力f和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關系的圖線是

(

)【解析】選B。當r=r0時引力與斥力的合力為零,即分子力為零,A、D錯;當分子間的距離大于或小于r0時,分子力做負功,分子勢能增加,r=r0時分子勢能最小,B對,C錯。第四十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二1.已知銅的密度為8.9×103kg/m3，相對原子質量為64，通過估算可知銅中每個銅原子所占的體積為()A.1×10-28m3B.1×10-29m3C.1×10-26m3D.8×10-24m3【解析】選B。銅的摩爾體積,每個銅原子所占的體積，B項正確。

第四十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二2.做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如圖。圖中記錄的是()A.分子無規(guī)則運動的情況B.某個微粒做布朗運動的軌跡C.某個微粒做布朗運動的速度—時間圖線D.按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線第四十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【解析】選D。布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運動，而非分子的運動，故A項錯誤；既然無規(guī)則所以微粒沒有固定的運動軌跡，故B項錯誤；對于某個微粒而言，在不同時刻的速度大小和方向均是不確定的，所以無法確定其在某一個時刻的速度，也就無法描繪其速度—時間圖線，故C項錯誤，D項正確。第四十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二3.下列說法正確的是()A.布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動B.物體的溫度越高，其分子的平均動能越大C.物體里所有分子動能的總和叫做物體的內能D.只有通過熱傳遞的方式才能改變物體的內能【解析】選B。布朗運動是液體分子撞擊懸浮微粒不平衡引起的微粒的無規(guī)則運動，A錯；溫度是分子平均動能的標志，的溫度越高，分子的平均動能越大，B對；物體里所有分子動能和分子勢能的總和叫做物體的內能，C錯；做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，D錯。第四十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二4.(2012·廣東高考）清晨,草葉上的露珠是由空氣中的水汽凝結成的水珠,這一物理過程中,水分子間的()A.引力消失,斥力增大B.斥力消失,引力增大C.引力、斥力都減小D.引力、斥力都增大【解析】選D。因為空氣中的水汽凝結成水珠時，分子間的距離變小，而分子引力和分子斥力均隨著分子間距離的減小而增大。故D選項正確，其他選項都錯。第四十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二5.(2013·新課標全國卷Ⅰ改編)兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動,直至不再靠近。在此過程中,下列說法錯誤的是(

)A.分子力先增大,后一直減小B.分子力先做正功,后做負功C.分子動能先增大,后減小D.分子勢能和動能之和不變第四十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二【解析】選A。兩分子從相距較遠處僅在分子力作用下由靜止開始運動,直至不再靠近的過程中,分子力先表現(xiàn)為引力后表現(xiàn)為斥力,分子間距離r>r0時為引力,隨著距離r的減小,引力先增大后減小,分子間距離r<r0時為斥力,斥力一直增大至最大,故選項A錯;在兩分子靠近的過程中,分子引力做正功、分子斥力做負功,分子勢能先減小后增大,分子動能先增大后減小,所以選項B、C正確;分子僅在分子力作用下運動,只有分子力做功,分子勢能和動能之和不變,選項D正確。第四十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二6.若以μ表示水的摩爾質量,V表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積,ρ表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的密度,NA表示阿伏伽德羅常數(shù),m、v分別表示每個水分子的質量和體積,下面關系錯誤的有

(

)【解析】選B。由于μ=ρV，則變形得故A、D正確；由于分子之間有空隙，所以NAv<V,水的密度為ρ=故C正確，B錯誤。所以選B。第四十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期二7.PM2.5是指空氣中直徑小于2.5