分子动理论与热力学定律.ppt

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1、 内内 容容要求要求说明说明分子动理论的基本观点和实验依据分子动理论的基本观点和实验依据阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数气体分子运动速率的统计分布气体分子运动速率的统计分布温度是分子平均动能的标志、内能温度是分子平均动能的标志、内能固体的微观结构、晶体和非晶体固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构液晶的微观结构液体的表面张力现象液体的表面张力现象气体实验定律气体实验定律理想气体理想气体饱和蒸气、未饱和蒸气和饱和蒸气压饱和蒸气、未饱和蒸气和饱和蒸气压相对湿度相对湿度热力学第一定律热力学第一定律能量守恒定律能量守恒定律热力学第二定律热力学第二定律定性了解定性了解实验：用油膜法估测分子的大小实验：用

2、油膜法估测分子的大小 热学部分在高考中，每年每套试题均有出现。在今后的高考中主要热学部分在高考中，每年每套试题均有出现。在今后的高考中主要从以下几方面考查：从以下几方面考查：1.考查阿伏加德罗常数及分子大小、分子质量、分子数目等微观量考查阿伏加德罗常数及分子大小、分子质量、分子数目等微观量的估算。的估算。2.考查分子的平均动能、热运动和布朗运动。考查分子的平均动能、热运动和布朗运动。3.考查晶体和非晶体的特点及液体表面张力产生的原因。考查晶体和非晶体的特点及液体表面张力产生的原因。4.气体实验定律的定量计算及图象的考查。气体实验定律的定量计算及图象的考查。5.热力学第一定律与理想气体状态方程定

3、性分析的综合考查。热力学第一定律与理想气体状态方程定性分析的综合考查。6.考查热力学第二定律和能量守恒的综合运算。考查热力学第二定律和能量守恒的综合运算。7.考查油膜法测分子直径大小的原理、操作步骤和数据的处理。考查油膜法测分子直径大小的原理、操作步骤和数据的处理。本专题概念、规律繁多，但要求较低，考纲对给定的本专题概念、规律繁多，但要求较低，考纲对给定的知识点全部是知识点全部是级要求。因此，在复习时应注意以下几个级要求。因此，在复习时应注意以下几个方面：方面：(1)加强对基本概念和基本规律的理解。强化概念和规加强对基本概念和基本规律的理解。强化概念和规律的记忆，明确以分子动理论、热力学定律和

4、能量守恒定律的记忆，明确以分子动理论、热力学定律和能量守恒定律为核心的热力学规律；律为核心的热力学规律；(2)理解以温度、内能和压强为主体的热学概念。要能理解以温度、内能和压强为主体的热学概念。要能从微观角度，从分子动理论的观点来认识热现象和气体压从微观角度，从分子动理论的观点来认识热现象和气体压强的产生；能利用阿伏加德罗常数来联系宏观和微观在数强的产生；能利用阿伏加德罗常数来联系宏观和微观在数量上的关系；量上的关系；(3)能熟练运用热力学第一、第二定律和能量转化与守能熟练运用热力学第一、第二定律和能量转化与守恒定律分析及讨论物体内能的变化。恒定律分析及讨论物体内能的变化。正确建立物理模型是解

5、决问题的关键，对液体和固体，微观模型是分正确建立物理模型是解决问题的关键，对液体和固体，微观模型是分子紧密排列，分子可以看成球体，其体积子紧密排列，分子可以看成球体，其体积V0=d3(d为球体直径为球体直径)。对气体分子来说，由于分子不是紧密排列，上述微观模型对气体不适对气体分子来说，由于分子不是紧密排列，上述微观模型对气体不适用，但我们可以通过立方体模型求分子间距，将气体体积分成用，但我们可以通过立方体模型求分子间距，将气体体积分成N个小立方体，个小立方体，其边长即为分子间距，即其边长即为分子间距，即d=(V为气体体积为气体体积)。1.已知固体和液体的摩尔体积已知固体和液体的摩尔体积Vmol

6、和一个分子的体积和一个分子的体积V0,则则NA=Vmol/V0;知知NA和和Vmol亦可估算分子的大小。亦可估算分子的大小。2.已知物体的摩尔质量已知物体的摩尔质量M和一个分子的质量和一个分子的质量m0，求，求NA，则，则NA=M/m0；知知NA和和M亦可估算分子的质量。亦可估算分子的质量。3.已知物体的体积已知物体的体积V和摩尔体积和摩尔体积Vmol，求物体的分子数，求物体的分子数n，则，则n=NAV/Vmol。4.已知物体的质量已知物体的质量m和摩尔质量和摩尔质量M，求物体的分子数，则，求物体的分子数，则n=(m/M)NA。要点一要点一 分子的大小、质量与物体的体积、质量的关系分子的大小、

7、质量与物体的体积、质量的关系铜的摩尔质量为铜的摩尔质量为M，密度为，密度为，若用，若用NA表示阿伏加表示阿伏加德罗常数，则下列说法正确的是（德罗常数，则下列说法正确的是（）A.1个铜原子的质量为个铜原子的质量为/NAB.1个铜原子占有的体积为个铜原子占有的体积为M/NAC.1 m3铜所含原子的数目为铜所含原子的数目为(NA)/MD.1 kg铜所含原子的数目为铜所含原子的数目为NA/MC D体验应用体验应用 1.布朗运动与扩散现象的关系布朗运动与扩散现象的关系 (1)布朗运动与扩散现象是不同的两个现象，但也有相同之处。首先，它们都布朗运动与扩散现象是不同的两个现象，但也有相同之处。首先，它们都反

8、映了分子永不停息地做无规则运动；其次，它们都随着温度的升高而表现得愈反映了分子永不停息地做无规则运动；其次，它们都随着温度的升高而表现得愈加明显；加明显；(2)扩散是两种不同物质接触时，没有受到外界的影响而彼此能够进入对方的扩散是两种不同物质接触时，没有受到外界的影响而彼此能够进入对方的现象，气体、液体、固体都有扩散现象，扩散的快慢除了和温度有关外，还和物现象，气体、液体、固体都有扩散现象，扩散的快慢除了和温度有关外，还和物体的密度差、溶液的浓度有关，密度差体的密度差、溶液的浓度有关，密度差(浓度差浓度差)越大，扩散进行得越快；布朗运越大，扩散进行得越快；布朗运动是悬浮在液体中的微粒所做的无规

9、则运动，其运动的激烈程度与微粒的大小和动是悬浮在液体中的微粒所做的无规则运动，其运动的激烈程度与微粒的大小和液体的温度有关，这是两者的不同之处。液体的温度有关，这是两者的不同之处。2.布朗运动与分子运动的关系布朗运动与分子运动的关系 (1)布朗运动的研究对象是固体小颗粒；分子运动的研究对象是分子。布朗微布朗运动的研究对象是固体小颗粒；分子运动的研究对象是分子。布朗微粒中也含有大量的分子，这些分子也在做永不停息的无规则运动；粒中也含有大量的分子，这些分子也在做永不停息的无规则运动；(2)布朗运动的产生原因是由于液体分子无规则运动的撞击，布朗运动的无规布朗运动的产生原因是由于液体分子无规则运动的撞

10、击，布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子的运则性反映了液体分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子的运动与温度有关，温度越高运动越激烈；动与温度有关，温度越高运动越激烈；(3)布朗运动的特点是永不停息、无规则，颗粒越小现象越明显，温度越高运布朗运动的特点是永不停息、无规则，颗粒越小现象越明显，温度越高运动越激烈；在任何温度下都可以产生布朗运动，但温度越高布朗运动越明显；动越激烈；在任何温度下都可以产生布朗运动，但温度越高布朗运动越明显；(4)布朗运动不仅能在液体中发生，也能够在气体中发生。布朗运动不仅能在液体中发生，也能够在气体中发生。要

11、点二要点二 微观分子热运动与其宏观表现的关系微观分子热运动与其宏观表现的关系要点三要点三 物体的内能和机械能的比较物体的内能和机械能的比较名师支招：名师支招：(1)物体的体积越大，分子势能不一定就越大，如物体的体积越大，分子势能不一定就越大，如0 的水结成的水结成0 的冰后体积变大，的冰后体积变大，但分子势能却减小了。但分子势能却减小了。(2)理想气体分子间相互作用力为零，故分子势能忽略不计，一定质量的理想气体内能理想气体分子间相互作用力为零，故分子势能忽略不计，一定质量的理想气体内能只与温度有关。只与温度有关。(3)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子的内能的说法。内能是对物体的大量

12、分子而言的，不存在某个分子的内能的说法。类别类别比较比较内能内能机械能机械能定义定义物体内所有分子的热运动动物体内所有分子的热运动动能和分子势能之和能和分子势能之和物体的动能、重力势能和物体的动能、重力势能和弹性势能的统称弹性势能的统称决定决定由物体内部状态决定由物体内部状态决定跟宏观运动状态、参考系跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关和零势能点的选取有关量值量值任何物体都有内能任何物体都有内能可以为零可以为零测量测量不易测量不易测量容易测量容易测量本质本质分子的运动和相互作用的结分子的运动和相互作用的结果果宏观物体的运动和相互作宏观物体的运动和相互作用的结果用的结果要点四要点四 热力学

13、定律热力学定律概念概念温度温度内能内能(热能热能)热量热量功功含义含义表示物体冷热表示物体冷热程度程度,是物体分是物体分子平均动能大子平均动能大小的标志，是小的标志，是大量分子热运大量分子热运动的集体表现，动的集体表现，对个别分子来对个别分子来说，温度没有说，温度没有意义意义物体内所有分物体内所有分子热运动的动子热运动的动能和分子势能能和分子势能的总和，它是的总和，它是由大量分子的由大量分子的热运动和分子热运动和分子相对位置决定相对位置决定的能的能是热传递过是热传递过程中内能的程中内能的改变量，用改变量，用来量度热传来量度热传递过程中内递过程中内能转移的多能转移的多少少做功过程是做功过程是机械

14、能或其机械能或其他形式的能他形式的能和内能之间和内能之间的相互转化的相互转化或转移的过或转移的过程程关系关系温度和内能是状态量，热量和功则是过程量，热传递条件是存温度和内能是状态量，热量和功则是过程量，热传递条件是存在温差，传递的是热量而不是温度，是内能的转移在温差，传递的是热量而不是温度，是内能的转移1.温度、内能、热量、功的区别温度、内能、热量、功的区别2.两类永动机的比较两类永动机的比较第一类永动机第一类永动机第二类永动机第二类永动机不消耗能量却可以源不消耗能量却可以源源不断地对外做功的源不断地对外做功的机器机器从单一热源吸热，全部用从单一热源吸热，全部用来对外做功而不引起其他来对外做功

15、而不引起其他变化的机器变化的机器违背能量守恒定律，违背能量守恒定律，不可能实现不可能实现不违背能量守恒定律，违不违背能量守恒定律，违背了热力学第二定律，不背了热力学第二定律，不可能实现可能实现 (1)高温物体高温物体 热量热量Q能自发传给能自发传给 低温物体低温物体 热量热量Q不能自发传给不能自发传给 (2)机械能机械能 能自发地完全转化为能自发地完全转化为 内能内能 不能自发地且不能完全转化为不能自发地且不能完全转化为 (3)气体体积气体体积V1 能自发地膨胀到能自发地膨胀到 气体体积气体体积V2(V1V2)不能自发地收缩到不能自发地收缩到 (4)不同气体不同气体A和和B 能自发地混合成能自

16、发地混合成 混合气体混合气体AB 不能自发地分离成不能自发地分离成3.热力学过程方向性的实例热力学过程方向性的实例 4.热力学第一定律和热力学第二定律的关系热力学第一定律和热力学第二定律的关系 热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守恒的特殊表达形式与内能改变的定量关系。而第二定律指出了能量转化与守恒能否实形式与内能改变的定量关系。而第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过程的方向，指出了一切变化过程的自然发展是不可逆的，现的条件和过程的方向，指出了一切变化过程的自然发展是不可逆的，除非靠外界影响。所以，二者既相互联系又相互

17、补充。除非靠外界影响。所以，二者既相互联系又相互补充。【例例1】假如全世界】假如全世界60亿人同时数亿人同时数1 g水的分子个数，每人每小水的分子个数，每人每小 时可以数时可以数5 000个，不间断地数，则完成任务所需时间最个，不间断地数，则完成任务所需时间最 接近接近(阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NA取取61023 mol-1)()A.10年年 B.1千年千年 C.10万年万年 D.1千万年千万年热点一热点一 阿伏加德罗常数的应用阿伏加德罗常数的应用 【解析解析】完成任务所需的时间完成任务所需的时间=1 g水中所包含的水分子个数水中所包含的水分子个数 ，选项，选项C正确，正确，A、B、D错误

18、。错误。60亿人一年内所数的水分子个数亿人一年内所数的水分子个数C【例例2】地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交】地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交 换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该气换忽略不计。已知大气压强随高度增加而降低，则该气 团在此上升过程中团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能不计气团内分子间的势能)()A.体积减小，温度降低体积减小，温度降低 B.体积减小，温度不变体积减小，温度不变 C.体积增大，温度降低体积增大，温度降低 D.体积增大，温度不变体积增大，温度不变热点二热点二 热力学第一定律热力学第一定律 【解析解析】本题考查气体的有关知识，本题

19、为中等难本题考查气体的有关知识，本题为中等难度题目。随着空气团的上升，大气压强也随着减小，那度题目。随着空气团的上升，大气压强也随着减小，那么空气团的体积会增大，空气团对外做功，其内能会减么空气团的体积会增大，空气团对外做功，其内能会减小，因为不计分子势能，所以内能由其温度决定，则其小，因为不计分子势能，所以内能由其温度决定，则其温度会降低。所以空气团的体积增大、温度降低、压强温度会降低。所以空气团的体积增大、温度降低、压强减小。减小。C【例例3】关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确】关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确 的是的是()A.第二类永动机违反能量守恒定律第二类永动机违反

20、能量守恒定律 B.如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增 加加 C.外界对物体做功，则物体的内能一定增加外界对物体做功，则物体的内能一定增加 D.做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化 或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的热点三热点三 热力学第二定律热力学第二定律 【解析解析】第二类永动机不能实现是因为第二类永动机违反了热第二类永动机不能实现是因为第二类永动机违反了热力学第二定律，但并不违反能量守恒定律，故力学第二定律，但并不违反能量守恒定律，故A

21、错；做功和热传递都错；做功和热传递都能改变物体的内能并遵守热力学第一定律，能改变物体的内能并遵守热力学第一定律，UQW，故，故B、C错；错；做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看，做功是能量形式的转化，热传递是内能转移，这两种改变方来看，做功是能量形式的转化，热传递是内能转移，这两种改变方式是有区别的，故式是有区别的，故D正确。正确。D【例例4】下列说法正确的是】下列说法正确的是 ()A.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动 的反映的反映 B.没有摩擦的理想

22、热机可以把吸收的能量全部转化为机没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机 械能械能 C.知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数 D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同热点四热点四 分子动理论与热力学定律综合分子动理论与热力学定律综合 【解析解析】布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，他反映布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，他反映的是液体分子无规则的运动，所以的是液体分子无规则的运动，所以A错误；没有摩擦的理想热机不经错误；没有摩擦的理想热机不经过做功是不可能把吸收的能量全部转化为机械能的，过做功是不可能把吸收的能量全部转化为机械能的，B错误；摩尔质错误；摩尔质量必须和分子的质量结合才能求出阿伏加德罗常数，量必须和分子的质量结合才能求出阿伏加德罗常数，C错；温度是分错；温度是分子平均动能的标志，只要温度相同分子的平均动能就相同，物体的内子平均动能的标志，只要温度相同分子的平均动能就相同，物体的内能是势能和动能的总和，所以能是势能和动能的总和，所以D正确。正确。D