第1講 分子動(dòng)理論 內(nèi)能

第十三章

熱

學(xué)(選修3－3)第1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)分子的直徑：數(shù)量級(jí)為10－10m。(2)分子的質(zhì)量：數(shù)量級(jí)為10－26kg。(3)阿伏加德羅常數(shù)：NA＝__________

mol－1。6.02×10232．分子永不停息的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)(1)擴(kuò)散現(xiàn)象：由于分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象。溫度越___，擴(kuò)散現(xiàn)象越明顯。(2)布朗運(yùn)動(dòng)：懸浮在液體中的________的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，顆粒越____，運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越____，運(yùn)動(dòng)越明顯。(3)熱運(yùn)動(dòng)：分子永不停息的________運(yùn)動(dòng)。溫度越____，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈。3．分子間的作用力

(1)引力和斥力總是_________，實(shí)際表現(xiàn)出的分子力是引力和

斥力的_____。(2)分子引力和斥力都隨距離的增大而_____，但____變化得更快。高小顆粒小高無規(guī)則高同時(shí)存在合力減小斥力二、溫度與物體的內(nèi)能1．溫度與溫標(biāo)(1)溫度：表示物體的冷熱程度，一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有______的溫度。(2)溫標(biāo)：包括攝氏溫標(biāo)(t)和熱力學(xué)溫標(biāo)(T)，兩者的關(guān)系是T＝_____________。2．分子的動(dòng)能(1)分子動(dòng)能是分子________所具有的動(dòng)能。(2)______

是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。3．分子的勢(shì)能(1)分子勢(shì)能是由分子間的__________決定的能。相同t＋273.15K熱運(yùn)動(dòng)溫度相對(duì)位置(2)決定因素①微觀上：決定于____________和分子排列情況；②宏觀上：決定于______和狀態(tài)。4．物體的內(nèi)能(1)物體的內(nèi)能是物體中所有_________和__________的總和，是狀態(tài)量。(2)決定因素①對(duì)于給定的物體，其內(nèi)能大小是由物體的______和______決定，即由物體的內(nèi)部狀態(tài)決定；②物體的內(nèi)能與物體位置的高低、運(yùn)行速度的大小______。分子間距離體積分子動(dòng)能分子勢(shì)能溫度體積無關(guān)微點(diǎn)判斷

(1)擴(kuò)散現(xiàn)象只能在氣體中進(jìn)行。

()(2)布朗運(yùn)動(dòng)是指液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

(

)(3)溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈。

()(4)分子間的引力和斥力都隨分子間距的增大而增大。

()(5)分子動(dòng)能指的是由于分子定向移動(dòng)具有的能。

()(6)當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大。

()(7)內(nèi)能相同的物體，它們的分子平均動(dòng)能一定相同。

()(8)分子勢(shì)能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大。

()(9)兩分子間不可能同時(shí)存在斥力和引力。

()××√××√×√×答案：A

答案：B

3．[氣體微觀量的估算]很多轎車為了改善夜間行駛時(shí)的照明問題，在車燈的設(shè)計(jì)上選擇了氙氣燈，因?yàn)殡瘹鉄魺艄獾牧炼仁瞧胀魺艄饬炼鹊?倍，但是耗電量?jī)H是普通燈的一半，氙氣燈使用壽命則是普通燈的5倍，很多車主會(huì)選擇含有氙氣燈的汽車。若氙氣充入燈頭后的容積V＝1.6L，氙氣密度ρ＝6.0kg/m3。已知氙氣摩爾質(zhì)量M＝0.131kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6×1023mol－1。試估算：(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(1)燈頭中氙氣分子的總個(gè)數(shù)N；(2)燈頭中氙氣分子間的平均距離。答案：(1)4×1022個(gè)(2)3×10－9m(二)布朗運(yùn)動(dòng)與分子熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)的比較

擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)活動(dòng)主體分子固體微小顆粒分子區(qū)別是分子的運(yùn)動(dòng)，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運(yùn)動(dòng)，只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運(yùn)動(dòng)，不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(diǎn)(1)都是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)(2)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)都反映了分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)[多維訓(xùn)練]1．[擴(kuò)散現(xiàn)象的理解]關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法錯(cuò)誤的是

(

)A．溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快B．?dāng)U散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)C．?dāng)U散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的D．?dāng)U散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生解析：根據(jù)分子動(dòng)理論，溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快，A正確；擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，不是化學(xué)反應(yīng)，C正確，B錯(cuò)誤；擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生，D正確。答案：B2．[布朗運(yùn)動(dòng)的理解](多選)關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是

(

)A．布朗運(yùn)動(dòng)是液體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)B．液體溫度越高，液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈C．在液體中的懸浮顆粒只要大于某一尺寸，都會(huì)發(fā)生布朗運(yùn)動(dòng)D．液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)E．液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子對(duì)它的撞擊作用不平衡所引起的解析：布朗運(yùn)動(dòng)是液體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以A正確；液體溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，所以B正確；懸浮顆粒越大，慣性越大，碰撞時(shí)受到?jīng)_力越平衡，所以大顆粒不做布朗運(yùn)動(dòng)或布朗運(yùn)動(dòng)不明顯，故C錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤；液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)是由液體分子從各個(gè)方向?qū)腋∥⒘Ｗ矒糇饔玫牟黄胶庖鸬?，故E正確。答案：ABE

3．[分子熱運(yùn)動(dòng)的理解](多選)同學(xué)們一定都吃過味道鮮美的烤鴨，烤鴨的烤制過程沒有添加任何調(diào)料，只是在烤制之前，把烤鴨放在腌制湯中腌制一定的時(shí)間，鹽就會(huì)進(jìn)入肉里。下列說法正確的是

(

)A．如果讓腌制湯溫度升高，鹽進(jìn)入鴨肉的速度就會(huì)加快B．烤鴨的腌制過程說明分子之間有引力，把鹽分子吸進(jìn)鴨肉里C．在腌制湯中，有的鹽分子進(jìn)入鴨肉，有的鹽分子從鴨肉里面出來D．把鴨肉放入腌制湯后立刻冷凍，將不會(huì)有鹽分子進(jìn)入鴨肉解析：鹽分子進(jìn)入鴨肉是因?yàn)榘l(fā)生了擴(kuò)散，溫度越高，擴(kuò)散得越快，A正確；鹽進(jìn)入鴨肉是因?yàn)辂}分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，并不是因?yàn)榉肿右?，B錯(cuò)誤；鹽分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，有的進(jìn)入鴨肉，有的離開鴨肉，C正確；冷凍后，仍然會(huì)有鹽分子進(jìn)入鴨肉，只不過速度慢一些，D錯(cuò)誤。答案：AC(三)分子力、分子勢(shì)能與物體內(nèi)能研清微點(diǎn)1

分子力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系1．分子間作用力F與分子間距r的關(guān)系如圖所示，r＝r1時(shí)，F(xiàn)＝0。

分子間勢(shì)能由r決定，規(guī)定兩分子相距無窮遠(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??；在間距由r2減小到r1的過程中，分子力仍做正功，勢(shì)能減?。辉陂g距為r1處，勢(shì)能小于零。答案：減小減小小于一點(diǎn)一過分子力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系分子力F、分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處分子勢(shì)能Ep＝0)。(1)當(dāng)r＞r0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。(2)當(dāng)r＜r0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。(3)當(dāng)r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小。研清微點(diǎn)2

對(duì)內(nèi)能的理解2．(2023·咸陽質(zhì)檢)關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是

(

)A．相同質(zhì)量的兩種物質(zhì)，升高相同的溫度，內(nèi)能的增加量一定相同B．物體的內(nèi)能改變時(shí)溫度不一定改變C．內(nèi)能與物體的溫度有關(guān)，所以0℃的物體內(nèi)能為零D．分子數(shù)和溫度都相同的物體一定具有相同的內(nèi)能解析：相同質(zhì)量的同種物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量相同，相同質(zhì)量的不同種物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量不同，故A錯(cuò)誤；物體內(nèi)能改變時(shí)溫度不一定改變，比如零攝氏度的冰融化為零攝氏度的水，內(nèi)能增加，故B正確；分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，可知任何物體在任何狀態(tài)下都有內(nèi)能，故C錯(cuò)誤；物體的內(nèi)能與分子數(shù)、物體的溫度和體積三個(gè)因素有關(guān)，分子數(shù)和溫度都相同的物體不一定有相同的內(nèi)能，故D錯(cuò)誤。答案：B一點(diǎn)一過分析物體內(nèi)能問題的四點(diǎn)提醒(1)內(nèi)能是對(duì)物體的大量分子而言的，不存在某個(gè)分子內(nèi)能的說法。(2)決定內(nèi)能大小的因素為物質(zhì)的量、溫度、體積。(3)通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。(4)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，相同溫度的任何物體，分子的平均動(dòng)能均相同。研清微點(diǎn)3內(nèi)能與機(jī)械能的比較3．下列有關(guān)熱現(xiàn)象和內(nèi)能的說法中正確的是

(

)A．把物體緩慢舉高，其機(jī)械能增加，內(nèi)能增加B．盛有氣體的容器做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，容器中氣體的內(nèi)能必定會(huì)隨之增大，容器的機(jī)械能一定增大C．電流通過電阻后電阻發(fā)熱，它的內(nèi)能增加是通過“做功”方式實(shí)現(xiàn)的D．分子間引力和斥力相等時(shí)，分子勢(shì)能最大解析：把物體緩慢舉高，外力做功，其機(jī)械能增加，由于溫度不變，物體內(nèi)能不變，A錯(cuò)誤；物體的內(nèi)能與物體做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)沒有直接關(guān)系，B錯(cuò)誤；電流通過電阻后電阻發(fā)熱，是通過電流“做功”的方式改變電阻內(nèi)能的，C正確；根據(jù)分子間作用力的特點(diǎn)，當(dāng)分子間距離等于r0時(shí)，引力和斥力相等，不管分子間距離從r0增大還是減小，分子間作用力都做負(fù)功