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第八章第一节分子动理论内能本讲稿第一页，共六十五页第一节分子动理论内能第一节分子动理论内能本讲稿第二页，共六十五页基基础础梳梳理理自自学学导导引引一、分子一、分子动动理理论论1物体是由大量分子物体是由大量分子组组成的成的(1)分子模型：主要有两种模型，固体与液分子模型：主要有两种模型，固体与液体分子通常用球模型，气体分子通常用立体分子通常用球模型，气体分子通常用立方体模型方体模型本讲稿第三页，共六十五页(2)分子的大小分子的大小分子直径：数量分子直径：数量级级是是_m；分子分子质质量：数量量：数量级级是是_kg；测测量方法：量方法：_(3)阿伏加德阿伏加德罗罗常数常数1 mol任何物任何物质质所含有的粒子数，所含有的粒子数，NA_ mol1.1010 1026 油膜法油膜法6.021023本讲稿第四页，共六十五页2分子分子热热运运动动分子永不停息地做无分子永不停息地做无规则规则运运动动(1)扩扩散散现现象象相互接触的不同物相互接触的不同物质质彼此彼此进进入入对对方的方的现现象象温度温度_，扩扩散越快，可在固体、液散越快，可在固体、液体、气体中体、气体中进进行行越高越高本讲稿第五页，共六十五页(2)布朗运布朗运动动悬悬浮在液体浮在液体(或气体或气体)中的微粒的无中的微粒的无规则规则运运动动微粒微粒_，温度，温度_，布朗运，布朗运动动越越显显著著3分子力分子力越小越小越高越高本讲稿第六页，共六十五页图图811本讲稿第七页，共六十五页分子分子间间同同时时存在引力和斥力，且都随分子存在引力和斥力，且都随分子间间距离的增大而距离的增大而_，随分子，随分子间间距离的距离的减小而减小而_，但，但总总是斥力是斥力变变化得化得较较快，快，如如图图811所示所示(1)当当rr0时时，F引引F斥斥，F0；减小减小增大增大本讲稿第八页，共六十五页(2)当当rr0时时，F引引和和F斥斥都随距离的减小都随距离的减小而增大，但而增大，但F斥斥比比F引引增大得更快，增大得更快，F表表现现为为斥力；斥力；(3)当当rr0时时，F引引和和F斥斥都随距离的增大而都随距离的增大而减小，但减小，但F斥斥比比F引引减小得更快，减小得更快，F表表现为现为引引力；力；本讲稿第九页，共六十五页(4)当当r10r0(109 m)时时，F引引和和F斥斥都已都已经经十分微弱，可以十分微弱，可以认为认为分子分子间间没有相互作用力没有相互作用力(F0)二、内能二、内能1分子平均分子平均动动能能(1)物体里所有分子物体里所有分子动动能的能的_(2)_ 是分子平均是分子平均动动能的能的标标志志平均平均值值温度温度本讲稿第十页，共六十五页2分子分子势势能能由分子由分子间间_决定的能，在宏决定的能，在宏观观上分上分子子势势能与物体能与物体_有关，在微有关，在微观观上与分子上与分子间间的的_有关有关相相对对位置位置体体积积距离距离本讲稿第十一页，共六十五页3物体的内能物体的内能(1)内能：物体中所有分子做内能：物体中所有分子做_和和_的的总总和和(2)决定因素：决定因素：_、_和物和物质质的量的量热热运运动动的的动动能能分子分子势势能能温度温度体体积积本讲稿第十二页，共六十五页三、温度三、温度1意意义义：宏：宏观观上表示物体的冷上表示物体的冷热热程度程度(微微观观上上标标志物体中分子平均志物体中分子平均动动能的大小能的大小)2两种温两种温标标(1)摄摄氏温氏温标标t：单单位位，在，在1个个标标准大准大本讲稿第十三页，共六十五页气气压压下，水的冰点作下，水的冰点作为为0，沸点作，沸点作为为100，在，在0 100 之之间间等分等分100份，份，每一份表示每一份表示1.(2)热热力学温力学温标标T：单单位位K，把，把_作作为为0 K.273.15 本讲稿第十四页，共六十五页(3)就每一度表示的冷就每一度表示的冷热热差差别别来来说说，两种温，两种温度是相同的，即度是相同的，即Tt.只是零只是零值值的起点不的起点不同，所以二者关系式同，所以二者关系式为为_.(4)绝对绝对零度零度(0 K)：是低温极限，只能接：是低温极限，只能接近不能达到，所以近不能达到，所以热热力学温度无力学温度无负值负值Tt273.15本讲稿第十五页，共六十五页要要点点透透析析直直击击高高考考一、宏一、宏观观量与微量与微观观量及相互关系量及相互关系1微微观观量：分子体量：分子体积积V0、分子直径、分子直径d、分、分子子质质量量m0.2宏宏观观量：物体的体量：物体的体积积V、摩、摩尔尔体体积积Vm，物体的，物体的质质量量m、摩、摩尔尔质质量量M、物体的密、物体的密度度.本讲稿第十六页，共六十五页本讲稿第十七页，共六十五页本讲稿第十八页，共六十五页(2)熟熟记记分子直径的数量分子直径的数量级级是是1010 m.分子分子质质量的数量量的数量级级是是1026 kg.特特别别提醒：提醒：(1)固体和液体分子都可看成是固体和液体分子都可看成是紧紧密堆集在一起的分子的体密堆集在一起的分子的体积积V0 ，仅仅适用于固体和液体，适用于固体和液体，对对气体不适用气体不适用本讲稿第十九页，共六十五页(2)对对于气体分子，于气体分子，d 的的值值并非气体并非气体分子的大小，而是两个相分子的大小，而是两个相邻邻的气体分子之的气体分子之间间的平均距离的平均距离本讲稿第二十页，共六十五页即时应用即时应用1假如全世界假如全世界60亿亿人同人同时时数数1 g水的分水的分子个数子个数,每人每小每人每小时时可以数可以数5000个个,不不间间断地数断地数,则则完成任完成任务务所需所需时间时间最接近最接近(阿伏阿伏加德加德罗罗常数常数NA取取61023 mol1)()本讲稿第二十一页，共六十五页A10年年B1千年千年C10万年万年 D1千万年千万年本讲稿第二十二页，共六十五页二、微二、微观观分子分子热热运运动动与其宏与其宏观观表表现现的关系的关系1布朗运布朗运动动的理解的理解(1)研究研究对对象：象：悬悬浮在液体、气体中的小浮在液体、气体中的小颗颗粒粒(2)特点：特点：永不停息；永不停息；无无规则规则；颗颗粒粒越小越小,现现象越明象越明显显；温度越高，温度越高，本讲稿第二十三页，共六十五页运运动动越激烈；越激烈；肉眼看不到肉眼看不到(3)成因：布朗运成因：布朗运动动是由于液体分子无是由于液体分子无规则规则运运动对动对小小颗颗粒撞粒撞击击力的不平衡引起的，是分力的不平衡引起的，是分子无子无规则规则运运动动的反映的反映本讲稿第二十四页，共六十五页2布朗运布朗运动动与与扩扩散散现现象的异同象的异同(1)它它们们都反映了分子在永不停息地做无都反映了分子在永不停息地做无规则规则运运动动(2)它它们们都随温度的升高而表都随温度的升高而表现现得更明得更明显显(3)布朗运布朗运动动只能在液体、气体中只能在液体、气体中发发生生,本讲稿第二十五页，共六十五页而而扩扩散散现现象可以象可以发发生在固体、液体、气体生在固体、液体、气体任何两种物任何两种物质质之之间间3布朗运布朗运动动和分子和分子热热运运动动的比的比较较布朗运布朗运动动热热运运动动活活动动主体主体固体微小固体微小颗颗粒粒分子分子本讲稿第二十六页，共六十五页布朗运布朗运动动热热运运动动区区别别是微小是微小颗颗粒的粒的运运动动，是比分，是比分子大得很多的子大得很多的分子分子团团的运的运动动，较较大的大的颗颗粒不粒不做布朗运做布朗运动动，但它本身的以但它本身的以及周及周围围的分子的分子仍在做仍在做热热运运动动是指分子的运是指分子的运动动，分子无，分子无论论大小都做大小都做热热运运动动，热热运运动动不不能通能通过过光学光学显显微微镜镜直接直接观观察察到到本讲稿第二十七页，共六十五页布朗运布朗运动动热热运运动动共共同同点点都是无都是无规则规则运运动动，都随温度的升，都随温度的升高而高而变变得更加激烈，都是肉眼所得更加激烈，都是肉眼所不能看不能看见见的的联联系系布朗运布朗运动动是由于小是由于小颗颗粒受到周粒受到周围围分子做分子做热热运运动动的撞的撞击击力而引起的，力而引起的，它是分子做无它是分子做无规则规则运运动动的反映的反映本讲稿第二十八页，共六十五页特特别别提醒：提醒：(1)布朗运布朗运动动不是固体分子的不是固体分子的运运动动，也不是液体分子的运，也不是液体分子的运动动，而是小，而是小颗颗粒的运粒的运动动，是液体分子无，是液体分子无规则规则运运动动的的反映反映(2)布朗运布朗运动动中的中的颗颗粒很小，肉眼看不粒很小，肉眼看不见见，需用需用显显微微镜镜才能才能观观察到察到本讲稿第二十九页，共六十五页即时应用即时应用2(2012石家庄一石家庄一检检)关于布朗运关于布朗运动动，下，下列列说说法正确的是法正确的是()A布朗运布朗运动动是指在是指在显显微微镜镜中看到的液体中看到的液体分子的无分子的无规则规则运运动动本讲稿第三十页，共六十五页B布朗运布朗运动动反映了固体分子永不停止反映了固体分子永不停止的无的无规则规则运运动动C悬悬浮微粒越大，布朗运浮微粒越大，布朗运动动越越显显著著D液体温度越高，布朗运液体温度越高，布朗运动动越越显显著著解析：解析：选选D.布朗运布朗运动动是指是指悬悬浮在液体中微浮在液体中微粒的无粒的无规则规则运运动动，它反映了液体，它反映了液体本讲稿第三十一页，共六十五页分子的无分子的无规则规则运运动动，液体温度越高，液体温度越高，悬悬浮微粒越小，布朗运浮微粒越小，布朗运动动越越显显著，故著，故D正确正确三、分子力与分子三、分子力与分子势势能能1分子分子间间的相互作用力的相互作用力本讲稿第三十二页，共六十五页图图812分子力是引力与斥力的合力分子分子力是引力与斥力的合力分子间间的的引力和斥力都随分子引力和斥力都随分子间间距离的增大距离的增大本讲稿第三十三页，共六十五页而减小、随分子而减小、随分子间间距离的减小而增大距离的减小而增大,但但总总是斥力是斥力变变化得化得较较快，如快，如图图812所示所示(1)当当rr0时时，F引引F斥斥，F0；(2)当当rr0时时，F引引和和F斥斥都随距离的减小而都随距离的减小而增大增大,但但F引引F斥斥，F表表现为现为斥力斥力;本讲稿第三十四页，共六十五页(3)当当rr0时时，F引引和和F斥斥都随距离的增大都随距离的增大而减小而减小,但但F引引F斥斥，F表表现为现为引力；引力；(4)当当r10r0(109 m)时时，F引引和和F斥斥都已都已经经十分微弱，可以十分微弱，可以认为认为分子分子间间没有相互作没有相互作用力用力(F0)本讲稿第三十五页，共六十五页2分子势能分子势能分子势能是由分子间相对位置而决定的分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：与分子间距离的关系为：(1)当当rr0时时，分子力表，分子力表现为现为引力，随着引力，随着r的增大，分子引力做的增大，分子引力做负负功，分子功，分子势势能增大能增大本讲稿第三十六页，共六十五页图图813(2)当当rr0时时,分子力表分子力表现为现为斥力斥力,随着随着r的的减小减小,分子斥力做分子斥力做负负功功,分子分子势势能增大能增大.本讲稿第三十七页，共六十五页(3)当当rr0时时，分子，分子势势能最小，但不能最小，但不为为零，零，为负值为负值，因，因为选为选两分子相距无两分子相距无穷远时穷远时分分子子势势能能为为零零(4)分子分子势势能曲能曲线线如如图图813所示所示本讲稿第三十八页，共六十五页即时应用即时应用3.图图814本讲稿第三十九页，共六十五页(2010高考大高考大纲纲全国卷全国卷)图图814为为两两分子系分子系统统的的势势能能Ep与两分子与两分子间间距离距离r的关系的关系曲曲线线下列下列说说法正确的是法正确的是()A当当r大于大于r1时时，分子，分子间间的作用力表的作用力表现为现为引引力力B当当r小于小于r1时时，分子，分子间间的作用力表的作用力表现为现为斥力斥力本讲稿第四十页，共六十五页C当当r等于等于r2时时,分子分子间间的作用力的作用力为为零零D在在r由由r1变变到到r2的的过过程中，分子程中，分子间间的作的作用力做用力做负负功功解析：解析：选选BC.当分子当分子间间距离距离rr2时时，分子，分子间势间势能能Ep最小，此最小，此时时分子分子间间的作用力的作用力为为零，零，C正确；当正确；当r大于大于r2时时，分子，分子间间的作用的作用力表力表现为现为引力，当引力，当r1rr2本讲稿第四十一页，共六十五页时时表表现为现为斥力，斥力，A错错；当；当r小于小于r1时时，分子，分子力表力表现为现为斥力，斥力，B正确；在正确；在r由由r1变变到到r2的的过过程中程中,分子力表分子力表现为现为斥力，分子力方向与斥力，分子力方向与运运动动方向相同，分子力做正功，方向相同，分子力做正功，D错错本讲稿第四十二页，共六十五页四、物体的内能和机械能的比四、物体的内能和机械能的比较较 名称名称比比较较 内能内能机械能机械能定定义义物体内所有物体内所有分子分子热热运运动动的的动动能与分能与分子子势势能之和能之和物体的物体的动动能、能、重力重力势势能和能和弹弹性性势势能的能的统统称称本讲稿第四十三页，共六十五页 名称名称比比较较 内能内能机械能机械能决定决定由物体内由物体内部状部状态态决决定定跟宏跟宏观观运运动动状状态态、参考系和、参考系和零零势势能点的能点的选选取有关取有关量量值值任何物体任何物体都有内能都有内能可以可以为为零零本讲稿第四十四页，共六十五页 名称名称比比较较 内能内能机械能机械能测测量量无法无法测测量量可可测测量量本本质质微微观观分分子的运子的运动动和相和相互作用互作用的的结结果果宏宏观观物体的运物体的运动动和相互作用和相互作用的的结结果果本讲稿第四十五页，共六十五页特特别别提醒：提醒：(1)物体的体物体的体积积越大，分子越大，分子势势能能不一定就越大，如不一定就越大，如0 的水的水结结成成0 的冰的冰后体后体积变积变大，但分子大，但分子势势能却减小了能却减小了(2)理想气体分子理想气体分子间间相互作用力相互作用力为为零，故分零，故分子子势势能忽略不能忽略不计计，一定，一定质质量的理想气体内量的理想气体内能只与温度有关能只与温度有关本讲稿第四十六页，共六十五页(3)机械能和内能都是机械能和内能都是对对宏宏观观物体而言的，物体而言的，不存在某个分子的内能、机械能的不存在某个分子的内能、机械能的说说法法即时应用即时应用4(2012上海上海师师大附中大附中检测检测)关于物体的关于物体的机械能和内能的机械能和内能的说说法中正确的是法中正确的是()本讲稿第四十七页，共六十五页A物体重力物体重力势势能大能大时时分子分子势势能一定大能一定大B机械能增大机械能增大时时内能可能减小内能可能减小C物体的物体的动动能增大，能增大，则则物体内分子的平均物体内分子的平均动动能一定增大能一定增大D内能增大内能增大时时机械能可能减小机械能可能减小解析：解析：选选BD.内能和机械能没有必然的内能和机械能没有必然的联联系，系，所以所以A、C错错，B、D对对本讲稿第四十八页，共六十五页题题型型探探究究讲讲练练互互动动 宏观量与微观量之间的宏观量与微观量之间的关系关系例例1 (2012湖南湖南长长沙模沙模拟拟)钻钻石是首石是首饰饰和和高高强强度度钻头钻头、刻刀等工具中的主要材料，、刻刀等工具中的主要材料，设设钻钻石的密度石的密度为为(单单位位为为kg/m3)，摩，摩尔尔质质量量为为M(单单位位为为g/mol)，本讲稿第四十九页，共六十五页阿伏加德阿伏加德罗罗常数常数为为NA.已知已知1克拉克拉0.2克，克，则则()本讲稿第五十页，共六十五页本讲稿第五十一页，共六十五页本讲稿第五十二页，共六十五页【答案】【答案】C本讲稿第五十三页，共六十五页下列关于分子运下列关于分子运动动和和热现热现象的象的说说法法正确的是正确的是()A气体如果失去了容器的气体如果失去了容器的约约束就会散开，束就会散开，这这是因是因为为气体分子之气体分子之间间存在存在势势能的能的缘缘故故分子运动的特点及物体分子运动的特点及物体的内能分析的内能分析例例2本讲稿第五十四页，共六十五页B一定量一定量100 的水的水变变成成100 的水蒸气，的水蒸气，其分子之其分子之间间的的势势能增加能增加C一定量气体的内能等于其所有分子一定量气体的内能等于其所有分子热热运运动动动动能和分子之能和分子之间势间势能的能的总总和和D如果气体温度升高，那么所有分子如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加的速率都增加本讲稿第五十五页，共六十五页【解析】气体分子【解析】气体分子间间的距离比的距离比较较大，甚大，甚至可以忽略分子至可以忽略分子间间的作用力，分子的作用力，分子势势能能也就不存在了，所以气体在没有容器的也就不存在了，所以气体在没有容器的约约束下散开是分子无束下散开是分子无规则热规则热运运动动的的结结果，果，所以所以A错错.100 的水的水变变成同温度的水蒸气，成同温度的水蒸气，分子的平均分子的平均动动能不能不变变，在，在质质量不量不变变的前提下的前提下分子的分子的总总本讲稿第五十六页，共六十五页动动能也不能也不变变，水吸，水吸热热汽化内能是要增加汽化内能是要增加的，所以其增加的内能全部是分子的，所以其增加的内能全部是分子势势能，能，所以所以B正确根据内能的定正确根据内能的定义义可知可知C正确正确如果气体的温度升高，分子的平均如果气体的温度升高，分子的平均动动能能增大，增大，热热运运动动的平均速率也增大，的平均速率也增大，这这是是统统计规计规律，但就每一个分子来律，但就每一个分子来讲讲，速率不一，速率不一定都增加定都增加本讲稿第五十七页，共六十五页【答案】【答案】BC本讲稿第五十八页，共六十五页 分子力、分子势能与分分子力、分子势能与分子间距的关系子间距的关系例例3图图815本讲稿第五十九页，共六十五页如如图图815所示，甲分子固定在坐所示，甲分子固定在坐标标原点原点O，乙分子位于，乙分子位于x轴轴上，甲分子上，甲分子对对乙分子的乙分子的作用力与两分子作用力与两分子间间距离的关系如距离的关系如图图中曲中曲线线所所示，示，F0为为斥力，斥力，F0为为引力，引力，a、b、c、d为为x轴轴上四个特定的位置，上四个特定的位置，现现把乙分子从把乙分子从a处处由静止由静止释释放，放，则则()本讲稿第六十页，共六十五页A乙分子由乙分子由a到到b做加速运做加速运动动，由，由b到到c做做减速运减速运动动B乙分子由乙分子由a到到c做加速运做加速运动动，到达，到达c时时速度最大速度最大C乙分子由乙分子由a到到c的的过过程，程，动动能先增后减能先增后减本讲稿第六十一页，共六十五页D乙分子由乙分子由b到到d的的过过程，两分子程，两分子间间的分的分子子势势能一直增加能一直增加【解析】乙分子从【解析】乙分子从a到到b再到再到c的的过过程中，程中，分子之分子之间间均表均表现为现为引力，所以乙分子始引力，所以乙分子始终终做加速运做加速运动动，且到达，且到达c点点时时速度最大，故速度最大，故A错误错误，B正确，正确，C错误错误乙分子由乙分子由b到到c的的过过程，分子引力做正程，分子引力做正本讲稿第六十二页，共六十五页功，故两分子功，故两分子间间的分子的分子势势能减小，从能减小，从c到到d的的过过程分子程分子间为间为斥力，分子斥力做斥力，分子斥力做负负功，功，分子分子间间的的势势能增加，故能增加，故D错误错误.【答案】【答案】B本讲稿第六十三页，共六十五页知能演练强化闯关知能演练强化闯关本讲稿第六十四页，共六十五页本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放本讲稿第六十五页，共六十五页