物理十三 热学 第1讲 分子动理论 内能.ppt

专题十三 热学考点内容要求热点考向1.分子动理论的基本观点和实验依据1.本专题的主要内容是分子动理论的基本观点、固体和液体的基本性质、气体实验定律和理想气体状态方程及热力学定律.2.分子动理论的基本观点、固体和液体的基本性质、热力学定律一般都以选择题的形式考查，主要考查识记能力和理解能力，而气体实验定律和理想气体状态方程则以计算题的形式考查，主要考查分析综合能力和应用能力.2.阿伏加德罗常量3.气体分子运动速率的统计分布4.温度、内能5.固体的微观结构、晶体和非晶体6.液晶的微观结构7.液体的表面张力现象8.气体实验定律9.理想气体10.饱和蒸汽、未饱和蒸汽、饱和蒸汽压11.相对湿度12.热力学第一定律13.能量守恒定律14.热力学第二定律15.实验十三：用油膜法估测分子的大小第1讲分子动理论 内能考点 1分子动理论1.物体是由大量分子组成的10101026(1)分子直径大小的数量级为_m.(2)一般分子质量的数量级为_kg.(3)阿伏加德罗常数 NA：1 mol 的任何物质所含的分子数，NA_mol1.6.0210232.分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：相互接触的物体的分子或原子彼此进入对方的现象.温度越_，扩散越快.(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的微小颗粒的永不停息的无规则运动.布朗运动反映了_的无规则运动，颗粒越_，运动越明显；温度越_，运动越激烈.高液体分子小高3.分子力引力斥力合力(1)分子间同时存在着_和_，实际表现的分子力是它们的_.减小快(2)引力和斥力都随着距离的增大而_，但分子间距离变化相等时斥力比引力变化得_.(3)分子间的作用力随分子间距离 r 变化的关系如图 13-1-1所示：当 rr0 时，表现为_；当 rr0 时，分子力为_；当 rr0 时，表现为_；当 r10r0 时，分子力变得十分微弱，可忽略不计.斥力零引力图 13-1-1考点 2物体的内能1.分子的平均动能：物体内所有分子动能的平均值._是分子平均动能的标志，物体温度升高，表明分子热运动的_增大.温度平均动能间距2.分子势能：与分子_有关.分子势能的大小随分子间距离的变化曲线如图 13-1-2 所示(规定分子间距离无穷远时分子势能为零).图 13-1-23.物体的内能：物体中所有分子热运动的_与_的总和.物体的内能跟物体的_、_及物体的_都有关系.动能分子势能温度体积摩尔数(或分子数)考点 3用油膜法估测分子的大小将油酸滴在水面上，让油酸尽可能散开，可认为油酸在水面上形成_油膜，如果把分子看成_，单层分子油膜的厚度就可以看成油酸分子的直径，如图 13-1-3 所示，测出油酸的体积 V 和油膜的面积 S，就可以算出分子的直径 d_.单层分子球形VS图 13-1-3说法不正确的是()【基础自测】1.(多选，2016 年山东威海模拟改编)下列关于分子运动的A.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，仅与单位体积内的分子数有关B.布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则热运动C.当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小D.如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体的平均动能一定增大，因此压强也必然增大E.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同答案：ABD.2.(多选)下列说法正确的是()A.0 的冰与 0 的水分子的平均动能相同B.质量相等的两个物体，温度高的内能不一定大C.分子间作用力的合力总是随分子间距离的增大而减小D.即使制冷技术不断提高，绝对零度也不能达到E.用打气筒向篮球充气时需要用力，说明气体分子间有斥力答案：ABD3.(多选)对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是()A.温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B.外界对物体做功，物体内能一定增加C.温度越高，布朗运动越显著D.当分子间的距离增大时，分子间作用力的合力就一直减小E.当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大答案：ACE4.实验发现，在水深 300 m 处，二氧化碳将变成凝胶状态，当水深超过 2500 m 时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体.设在某状态下二氧化碳气体的密度为，摩尔质量为 M，阿伏加德罗常量为 NA，将二氧化碳分子看做直径为 D 的球(球的体积硬胶体后体积为多少？解：二氧化碳气体变成硬胶体后，可以看成是分子一个个紧密排列在一起的，故体积为 V 的二氧化碳气体质量为 mV，则热点 1利用阿伏加德罗常量进行微观量的估算热点归纳1.物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型.(1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图 13-1-4 所示，分子间距等于小球的直径或立图 13-1-4(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间.如图13-1-5 所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为 d 的立方体，所以 d .图 13-1-52.宏观量与微观量的转换桥梁：作为宏观量的摩尔质量 M 、摩尔体积 Vm 、密度与作为微观量的分子直径 d、分子质量 m0、每个分子的体积 V0 都可通过阿伏加德罗常量联系起来.如下所示.【典题 1】(2017 年江苏卷)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子.资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为 3109 m的球，已知阿伏加留 1 位有效数字)德罗常数为6.01023 mol1.请估算该蛋白的密度.(计算结果保项目布朗运动分子热运动活动主体固体小颗粒分子区别是固体小颗粒的运动；较大的颗粒不做布朗运动，能通过光学显微镜直接观察到是指分子的运动，分子不论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是永不停息地做无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击作用不平衡而引起的，它是分子做无规则运动的反映热点 2布朗运动与分子热运动热点归纳布朗运动与分子热运动的比较：【典题 2】(多选)关于布朗运动，下列说法正确的是()A.布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动B.布朗运动就是悬浮微粒的固体分子的无规则运动C.气体分子的运动是布朗运动D.液体中的悬浮微粒越大，布朗运动就越不明显E.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的解析：布朗运动是液体分子撞击的不平衡引起的，间接反映了液体分子的无规则运动，选项 B 错误，A、E 正确；气体分子的运动不是布朗运动，选项 C 错误；布朗运动的剧烈程度与液体的温度以及颗粒的大小有关，液体中的悬浮微粒越大，布朗运动就越不明显，选项 D 正确.答案：ADE热点 3考向 1分子间的作用力与分子势能分子间的相互作用力热点归纳分子力是引力与斥力的合力.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力总是变化得较快，如图 13-1-6 所示.图 13-1-6(1)当rr0时，F引F斥，F0.(2)当rr0 时，分子力表现为引力，随着 r 的增大，分子引力做负功，分子势能增大.(2)当 rr0 时，分子力表现为斥力，随着 r 的减小，分子斥力做负功，分子势能增大.(3)当 rr0 时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零.(4)分子势能曲线如图 13-1-7 所示.图 13-1-7【典题 4】(多选)两个相距较远的分子仅在分子力的作用下由静止开始运动，直至不再靠近.在此过程中，下列说法正确的是()A.分子力先增大，后一直减小B.分子力先做正功，后做负功C.分子动能先增大，后减小D.分子势能先增大，后减小E.分子势能和动能之和不变解析：分子力 F 与分子间距 r 的关系是：当 rr0 时 F 为斥力；当 rr0 时 F0；当 rr0 时 F 为引力.综上可知，当两分子由相距较远逐渐达到最近的过程中分子力是先变大再变小后又变大，A 项错误.分子力为引力时做正功，分子势能减小，分子力为斥力时做负功，分子势能增大，故 B 项正确，D 项错误.因仅有分子力作用，故只有分子动能与分子势能之间发生转化，即分子势能减小时分子动能增大，分子势能增大时分子动能减小，其总和不变，C、E 项均正确.答案：BCE方法技巧：(1)分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，靠近平衡位置，分子势能减小，反之增大.(2)判断分子势能的变化有两种方法：看分子力的做功情况.直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别.项目内能机械能定义物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和物体的动能、重力势能和弹性势能的统称决定因素与物体的温度、体积、物态和分子数有关跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关量值任何物体都有内能可以为零测量无法测量可测量本质微观分子的运动和相互作用的结果宏观物体的运动和相互作用的结果运动形式热运动机械运动联系在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒热点 4物体的内能热点归纳1.物体的内能与机械能的比较：项目内能热量区别是状态量，状态确定则系统的内能随之确定.一个物体在不同的状态下有不同的内能是过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量联系在只有热传递改变物体内能的情况下，物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量2.内能和热量的比较：A.温度相等的 1 kg 和 100 g 的水内能相同B.物体内能增加，一定要从外界吸收热量C.热量只能从内能多的物体转移到内能少的物体D.在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少E.物体运动时的内能不一定比静止时的内能大解析：影响内能大小的因素是体积、温度和分子总数，1 kg水和 100 g 水的质量不同，水分子总数不同，所以内能不同，故选项 A 错误；改变内能有两种方式：做功和热传递，所以物体内能增加，不一定要从外界吸收热量，也可以是外界对物体做功，选项 B 错误；热量能从内能多的物体转移到内能少的物体，也能从内能少的物体转移到内能多的物体，选项 C 错误；在相同物态下，同一物体温度降低，分子的平均动能降低，内能减少，选项 D 正确；物体运动的快慢与分子运动的快慢无关，物体运动的快，分子的平均动能不一定大，内能不一定大，选项 E 正确.答案：ABC