2011届高考物理第一轮复习课件热学 分子动理论 内能.ppt
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1、一、分子动理论一、分子动理论1.1.物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的 (1)(1)分子直径大小的数量级为分子直径大小的数量级为_ _ m m.油膜法测分子直径油膜法测分子直径:d d=V V/S S,V V是油滴体积是油滴体积,S S是单分子是单分子 油膜的面积油膜的面积.(2)(2)一般分子质量的数量级为一般分子质量的数量级为1010-26-26 kgkg.(3)(3)阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数:N NA A=6.02=6.0210102323 molmol-1-1,是联系是联系 微观世界和宏观世界的桥梁微观世界和宏观世界的桥梁.第第1 1课时课时 分子动理论分子动理论 内能内
2、能考点自清考点自清1010-10-10第十一章第十一章 热热 学学2.2.分子永不停息地做无规则热运动分子永不停息地做无规则热运动 (1)(1)扩散现象扩散现象:相互接触的物体的分子或原子彼此进相互接触的物体的分子或原子彼此进 入对方的现象入对方的现象.温度越温度越_,_,扩散越快扩散越快.(2)(2)布朗运动:在显微镜下看到的悬浮在液体中的布朗运动:在显微镜下看到的悬浮在液体中的 _的永不停息地无规则运动的永不停息地无规则运动.布朗运动反映布朗运动反映 了了_的无规则运动的无规则运动.颗粒越颗粒越_,_,运动越明显运动越明显;温度温度 越越_;_;运动越剧烈运动越剧烈.3.3.分子间存在着相
3、互作用力分子间存在着相互作用力 (1)(1)分子间同时存在分子间同时存在_和和_,_,实际表现的分子力实际表现的分子力 是它们的是它们的_._.(2)(2)引力和斥力都随着距离的增大而引力和斥力都随着距离的增大而_,但斥力,但斥力 比引力变化得比引力变化得_._.高高固体颗粒固体颗粒分子分子小小高高引力引力斥力斥力合力合力减小减小快快二、物体的内能二、物体的内能1.1.分子的平均动能分子的平均动能:物体内所有分子动能的平均值叫物体内所有分子动能的平均值叫 分子的平均动能分子的平均动能._._是分子平均动能的标志是分子平均动能的标志,温温 度越高度越高,分子做热运动的平均动能越分子做热运动的平均
4、动能越_._.2.2.分子势能:由分子间的相互作用和相对位置决定的分子势能:由分子间的相互作用和相对位置决定的 势能叫分子势能势能叫分子势能.分子势能的大小与物体的分子势能的大小与物体的_有有 关关.3.3.物体的内能:物体中所有分子的热运动动能和分子物体的内能:物体中所有分子的热运动动能和分子 势能的总和叫物体的内能势能的总和叫物体的内能.物体的内能跟物体的物体的内能跟物体的 _和和_都有关系都有关系.温度温度大大体积体积温度温度体积体积三、温度和温标三、温度和温标 1.1.温度温度 温度在宏观上表示物温度在宏观上表示物体的体的_程度程度;在微观上表示在微观上表示 分子的分子的_._.2.2
5、.两种温标两种温标 (1)(1)比较摄氏温标和热力学温标比较摄氏温标和热力学温标:两种温标温度的零点两种温标温度的零点 不同不同,同一温度两种温标表示的数值同一温度两种温标表示的数值_,_,但它们表但它们表 示的温度间隔是相同的示的温度间隔是相同的,即每一度的大小即每一度的大小_,_,t t=T T.(2)(2)关系关系:T T=_=_ K K.冷热冷热平均动能平均动能不同不同相同相同t t+273.15+273.15特别提醒特别提醒 1.1.热力学温度的零值是低温极限热力学温度的零值是低温极限,永远达不到永远达不到,即热力即热力 学温度无负值学温度无负值.2.2.温度是大量分子热运动的集体行
6、为温度是大量分子热运动的集体行为,对个别分子来对个别分子来 说温度没有意义说温度没有意义.热点一热点一 微观量估算的基本方法微观量估算的基本方法 1.1.微观量微观量:分子体积分子体积 V V0 0、分子直径、分子直径 d d、分子质量、分子质量 m m0 0.2.2.宏观量宏观量:物体的体积物体的体积 V V、摩尔体积、摩尔体积 V Vm m、物体的质、物体的质 量量 m m、摩尔质量、摩尔质量 M M、物体的密度、物体的密度.3.3.关系关系 (1)(1)分子的质量分子的质量:(2)(2)分子的体积分子的体积:(3)(3)物体所含的分子数物体所含的分子数:热点聚焦热点聚焦4.4.两种模型两
7、种模型 (1)(1)球体模型直径球体模型直径 (2)(2)立方体模型边长为立方体模型边长为 特别提示特别提示 1.1.固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的.分子的体积分子的体积 ,仅适用于固体和液体仅适用于固体和液体,对气体对气体 不适用不适用.2.2.对于气体分子对于气体分子,的值并非气体分子的大的值并非气体分子的大 小小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.热点二热点二 布朗运动的理解布朗运动的理解1.1.研究对象研究对象:悬浮在液体、气体中的小颗粒悬浮在液体、气体中的小颗粒.2.2.特点特点:永不停息永不停
8、息;无规则无规则;颗粒越小,现象越颗粒越小,现象越 明显明显;温度越高温度越高,运动越激烈运动越激烈;肉眼看不到肉眼看不到.3.3.成因成因:布朗运动是由于液体分子无规则运动对小颗粒布朗运动是由于液体分子无规则运动对小颗粒 撞击力的不平衡引起的撞击力的不平衡引起的,是分子无规则运动的反映是分子无规则运动的反映.特别提示特别提示 1.1.布朗运动不是固体分子的运动布朗运动不是固体分子的运动,也不是液体分子也不是液体分子 的运动的运动,而是小颗粒的运动而是小颗粒的运动,是液体分子无规则运动是液体分子无规则运动 的反映的反映.2.2.布朗运动中的颗粒很小布朗运动中的颗粒很小,肉眼看不见肉眼看不见,需
9、用显微需用显微 镜才能观察到镜才能观察到.热点三热点三 分子力与分子势能分子力与分子势能1.1.分子间的相互作用力与分子间距离的关系分子间的相互作用力与分子间距离的关系 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小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随分子间距离的减小而增大.但总是斥力变化得较但总是斥力变化得较 快快,如图如图1 1所示所示.图图1 1(1)(1)当当r r=r r0 0时时,F F引引=F F斥斥,F F=0.=0.(2)(2)当当r rr r0 0时时,F F引引和和F F斥斥都随距离的减小而增大都随距离的减小而增大,但但F F引引F F斥
10、斥,F F表现为斥力表现为斥力.(3)(3)当当r rr r0 0时时,F F引引和和F F斥斥都随距离的增大而减小都随距离的增大而减小,但但F F引引F F斥斥,F F表现为引力表现为引力.(4)(4)当当r r1010r r0 0(10(10-9-9 m m)时时,F F引引和和F F斥斥都已经十分微弱都已经十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力可以认为分子间没有相互作用力(F F=0).=0).2.2.分子势能与分子间距离的关系分子势能与分子间距离的关系 分子势能随着物体体积的变化而变化分子势能随着物体体积的变化而变化,与分子间距与分子间距 离的关系为离的关系为:(1)(1)当当r rr
11、 r0 0时时,分子力表现为引力分子力表现为引力,随着随着r r的增大的增大,分分 子引力做负功子引力做负功,分子势能增大分子势能增大.(2)(2)当当r rr r0 0时时,分子力表现为斥力分子力表现为斥力,随着随着r r的减小的减小,分分 子斥力做负功子斥力做负功,分子势能增大分子势能增大.(3)(3)当当r r=r r0 0时时,分子势能最小分子势能最小,但不一定为零但不一定为零,可为负可为负 值值,因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零.(4)(4)分子势能曲线如图分子势能曲线如图2 2所示所示.图图2 2 3.3.物体的内能和机械能的比较物体的内
12、能和机械能的比较内能内能机械能机械能定义定义物体内所有分子热运动物体内所有分子热运动动能与分子势能之和动能与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无法测量无法测量可以测量可以测量本质本质微观分子的运动和相互微观分子的运动和相互作用的结果作用的结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名名 称称比比 较较特别提示特别提示 1.1.物体的体积
13、越大物体的体积越大,分子势能不一定就越大分子势能不一定就越大,如如00的的水结成水结成00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.2.2.理想气体分子间相互作用力为零理想气体分子间相互作用力为零,故分子势能忽略故分子势能忽略不计不计,一定质量的理想气体内能只与温度有关一定质量的理想气体内能只与温度有关.3.3.机械能和内能都是对宏观物体而言的机械能和内能都是对宏观物体而言的,不存在某个不存在某个分子的内能、机械能的说法分子的内能、机械能的说法.题型题型1 1 微观量的估算微观量的估算【例例1 1】用放大用放大600600倍的显微镜观察布朗运动倍的显微镜观察布朗运动,
14、估计放估计放 大后的小颗粒大后的小颗粒(碳碳)体积为体积为0.10.11010-9-9 m m3 3,碳的密度碳的密度 为为2.252.2510103 3 kg/mkg/m3 3,摩尔质量是摩尔质量是1.21.21010-2-2 kg/molkg/mol,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为6.026.0210102323 molmol-1-1,则则 (1)(1)该小碳粒含分子数约为多少个该小碳粒含分子数约为多少个?(?(取一位有效数字取一位有效数字)(2)(2)假设小碳粒中的分子是紧挨在一起的假设小碳粒中的分子是紧挨在一起的,试估算碳试估算碳 分子的直径分子的直径.题型探究题型探究思路点拨思路点
15、拨 求解此题应把握以下三点求解此题应把握以下三点:(1)(1)固体分子可忽略分子间的间隙固体分子可忽略分子间的间隙.(2)(2)固体分子可建立球体模型固体分子可建立球体模型.(3)(3)用阿伏加德罗常数建立宏观量与微观量的联系用阿伏加德罗常数建立宏观量与微观量的联系.解析解析 (1)(1)设小颗粒边长为设小颗粒边长为a a,放大放大600600倍后倍后,则其体积则其体积为为V V=(600=(600a a)3 3=0.1=0.11010-9-9 m m3 3.实际体积为实际体积为 质量为质量为m m=V V=1.0=1.01010-15-15 kgkg含分子数为含分子数为(2)(2)将碳分子看
16、成球体模型将碳分子看成球体模型,则有则有答案答案 (1)5(1)510101010个个 (2)2.6(2)2.61010-10-10 m m 微观量的估算问题的关键是微观量的估算问题的关键是:(1)(1)牢牢抓住阿伏加德罗常数牢牢抓住阿伏加德罗常数,它是联系微观物理量和它是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁宏观物理量的桥梁.(2)(2)估算分子质量时估算分子质量时,不论是液体、固体、气体不论是液体、固体、气体,均可均可用用(3)(3)估算分子大小和分子间距时,对固体、液体与气估算分子大小和分子间距时,对固体、液体与气体体,应建立不同的微观结构模型应建立不同的微观结构模型.方法提炼方法提炼变式练习
17、变式练习1 1 1 1 molmol铜的质量为铜的质量为63.5 63.5 g g,铜的密度是铜的密度是 8.98.910103 3 kg/mkg/m3 3,试计算试计算:(1)(1)一个铜原子的体积一个铜原子的体积.(2)(2)假若铜原子为球形假若铜原子为球形,求铜原子的直径求铜原子的直径.(3)(3)铜原子的质量铜原子的质量.解析解析 (1)1(1)1 molmol铜的体积即摩尔体积铜的体积即摩尔体积 而而1 1 molmol的任何物质中含有的任何物质中含有N NA A个粒子,因此每个原个粒子,因此每个原 子的体积子的体积(2)(2)因为假设铜原子为球形因为假设铜原子为球形,其直径为其直径
18、为d d (3)(3)一个铜原子的质量一个铜原子的质量答案答案 (1)1.2(1)1.21010-29-29 m m3 3 (2)2.8(2)2.81010-10-10 m m (3)1.05(3)1.051010-25-25 kg kg 题型题型2 2 内能的考查内能的考查 【例例2 2】一个铁球和冰球的温度相同一个铁球和冰球的温度相同,且其质量相等且其质量相等,则则 ()()A A.它们的分子平均动能一定相等它们的分子平均动能一定相等 B B.它们的分子运动的平均速率一定相等它们的分子运动的平均速率一定相等 C C.冰球的体积大冰球的体积大,水分子的势能大水分子的势能大 D D.它们的内能
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