物理第十二章（选修3-3）1 分子动理论 内能.ppt

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1、内容要求说明命题趋势分子动理论的基本观点阿伏加德罗常数选修33模块在江苏高考方案中单独考查，整体来说，容易题两道，中等难度题一道在一轮复习过程中，要严格按照考试说明，认真研读教材，因为33教材有很多知识点，但有些知识点江苏高考不涉及，如热力学第二定律等需要特别指出的是气体实验定律的简单公式运算也要掌握分子动理论部分包括有关分子质量、分子体积、分子直径的计算，分子间作用力与距离间的关系，气体压强的微观解释等用油膜法估测分子的大小(实验、探究)布朗运动分子热运动速率的统计分布规律温度和内能气体压强的微观解释晶体和非晶体晶体的微观结构液晶内容要求说明命题趋势液体的表面张力 对浸润和不浸润现象、毛细现

2、象的解释不作要求该部分只有一个实验：用油膜法估测分子的大小对气体部分的考查将着眼于图象的分析，对运用p-V图象、p-T图象、V-T图象分析理想气体的状态参量的变化规律热力学定律部分包括物体的内能、改变物体内能的两种方法、热力学第一定律及其应用、能量转化与守恒定律及其应用、能量的利用与可持续发展等 气体实验定律理想气体热力学第一定律能源与可持续发展第第1讲分子动理论内能讲分子动理论内能10101026油膜法油膜法6.0210232.分子热运动：一切物质的分子都在_地做无规则运动(1)扩散现象：相互接触的不同物质彼此进入对方的现象温度_，扩散越快，可在固体、液体、气体中进行(2)布朗运动：悬浮在液

3、体(或气体)中的微粒的无规则运动，微粒_，温度_，布朗运动越显著3.分子力分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而_，随分子间距离的减小而_，但总是斥力变化得_永不停息永不停息越高越高越小越小越高越高减小减小增大增大快快4.热平衡定律(1)在物理学中，通常把所研究的对象称为_，为了描述系统的状态需要用到一些物理量，这些描述系统状态的物理量就叫做系统的_(2)在没有外界影响的情况下，经过足够长的时间，系统中各部分的状态参量会达到稳定，这种情况下我们就说系统达到了_，否则就是_(3)热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于_(4)处于热平衡的系

4、统之间有一“共同性质”，即_系统系统状态参量状态参量平衡态平衡态非平衡态非平衡态热平衡热平衡温度温度5.温度和温标(1)意义宏观上表示物体的_程度微观上是物体中分子_的标志冷热冷热平均动能平均动能(2)两种温标 摄氏温标t：单位，在1个标准大气压下，水的_作为0，沸点作为100，在0100 之间等分100份，每一份表示1.热力学温标T：单位K，把_作为0 K.就每一度表示的冷热差别来说，两种温度是相同的，即Tt.只是零值的起点不同，所以二者关系式为T_K.绝对零度(0K)：是低温_，只能接近不能达到，所以热力学温度无负值熔点熔点273.15t273.15极限极限6.内能(1)分子平均动能：所有

5、分子动能的_是分子平均动能的标志(2)分子势能：由分子间_决定的能，在宏观上分子势能与物体_有关，在微观上与分子间的_有关(3)物体的内能 内能：物体中所有分子的_与_的总和 决定因素：_、_及物质的总量平均值平均值温度温度相对位置相对位置体积体积距离距离热运动的动能热运动的动能分子势能分子势能温度温度体积体积阿伏加德罗常数的应用阿伏加德罗常数的应用1.产生的条件布朗运动：悬浮在液体中的足够小的微粒扩散现象：相互接触的两种物质，在气体、液体和固体中都能发生2.影响快慢的因素布朗运动：微粒的大小和温度的高低扩散现象：温度的高低和物体的状态布朗运动与扩散现象的区别布朗运动与扩散现象的区别3.微观解

6、释布朗运动：微粒在液体分子撞击下的无规则运动扩散现象：分子的无规则运动4.与分子运动的关系布朗运动：间接证明了液体分子的无规则运动扩散现象：直接证明了分子的无规则运动典题演示2(2015新课标全国卷改编)关于扩散现象和布朗运动，下列说法中正确的是()A.温度越高，扩散现象和布朗运动都越剧烈B.布朗运动是液体分子的无规则运动C.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D.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的AC【解析】根据分子动理论，温度越高，扩散现象和布朗运动都越剧烈，故A正确；布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，选项B错误；布朗运动是由于液体分子从各个

7、方向对悬浮粒子撞击作用不平衡引起的，选项C正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故D错误分子力与分子势能的比较分子力与分子势能的比较名称项目分子间的相互作用力F分子势能Eprr0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引r0F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引F斥，F表现为引力r增大，引力做负功，分子势能增加，r减小，引力做正功，分子势能减少rr0F引F斥，F0分子势能最小，但不为零r10r0(109 m)F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力分子势能为零典题演示3如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于

8、x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示F0表示斥力，F0表示引力，A、B、C、D为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处静止释放，则下列各图分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是()BC【解析】乙分子从A处释放后先是分子引力做正功，分子势能减小，乙分子的动能增加；至B点处，乙分子所受分子引力最大，则此处乙分子加速度最大；B点至C点过程，分子引力继续做正功，分子动能继续增加，分子势能继续减小；至C点分子动能最大，分子势能最小；C点至D点过程，分子斥力做负功，分子动能减小，分子势能又增加对微观世界的理解离不开统计的观点单个分子的运动

9、是不规则的，但大量分子的运动是有规律的，如对大量气体分子来说，朝各个方向运动的分子数目相等，且分子的速率按照一定的规律分布宏观物理量与微观物理量的统计平均值是相联系的，如温度是分子热运动平均动能的标志但要注意统计规律的适用对象是大量的微观粒子，若对“单个分子”谈温度是毫无意义的用统计规律法理解温度的概念用统计规律法理解温度的概念典题演示4(2014南京、盐城一模)如图甲所示是氧气在0和100两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系由图可知()A.100的氧气，速率大的分子比例较多B.具有最大比例的速率区间，0时对应的速率大C.温度越高，分子的平均速率越大D.在0时

10、，部分分子速率比较大，说明内部有温度较高的区域AC【解析】由图象可知，随着温度的升高，速率大的分子比例变多，A正确；具有最大比例的速率区间，100时对应的速率大，B错误；温度越高，分子的平均动能变大，氧气分子的质量是常量，则分子的平均速率将变大，C正确；分子的速率分布遵循统计规律，只分析部分分子无意义，D错误物体的内能是一个宏观物理量，分子动能与分子势能是微观概念从微观上说，物体的内能是物体内所有分子的动能与所有分子的势能之和从宏观上说，物体的内能与物体的温度、物体的体积和物体内物质的量(即物体内所含的分子数)有关，特别要注意物体的内能与物质的量有关的这个要素物体的内能尽管是宏观量，但它与其他

11、形式的能(如机械能中的物体动能、物体势能)是毫不相干的对物体内能的理解对物体内能的理解1.对于温度微观意义(即温度是物体分子热运动的平均动能的标志)的理解，要注意以下几个方面：(1)研究一个分子热运动的动能是没有意义的，因为它的动能在毫无规则地变化着，我们无法把握，也无需把握，因而一个分子的热运动代表不了温度(2)温度代表着大量分子热运动的平均动能，但这并不意味着温度高每个分子热运动的动能都会大关于气体的内能，通常情况下气体分子间的势能可以不计，即在通常情况下气体的内能与气体的体积无关(3)特别要注意同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同，但由于不同物质的分子质量不尽相同，所以分子运动的平均

12、速率不尽相同2.物体的内能和机械能的比较内能机械能定义物体内所有分子热运动的动能与分子势能之和物体的动能、重力势能和弹性势能的统称决定由物体内部状态决定跟宏观运动状态、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典题演示5下列说法中正确的是()A.分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B.物体的分子势能由物体的温度和体积决定C.物体的速度增大时，物体的内能可能减小D.物体做减速运动时其温度可能增加【解析】内能是相对物体而言的，一个分子无内能可言，A错误；物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为

13、由物体的体积决定，所以B错误；物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，速度增大，内能可能减小，故C正确；物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，因此D正确CD1.下列说法中错误的是()A.气体温度升高，则每个气体分子的动能都将变大B.分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D.悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性就表现得越明显A【解析】气体温度升高，则不是每个气体分子的动能都将变大，有些反而降低，故A错误；分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，故B正确；

14、当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，故C正确；悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，故D正确.2.(改编)关于分子动理论和物体内能的理解，下列说法中正确的是()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.扫地时扬起的尘埃在空气中的运动不是布朗运动D.当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小AC【解析】温度高的物体，分子平均动能一定大，但其内能不一定大，因为物体的内能除了和温度有关，还和物体的体积和摩尔数有关，A正确；外界对物体做功的同时，物体可能放热，如果放

15、出的热量较大，物体内能就会减少，B错误；扫地时扬起的尘埃在空气中的运动不是布朗运动，是有空气的流动造成的，C正确；当分子间的距离从r0逐渐增大到无穷大时，分子间作用力先增大后减小，D错误3.(原创)下列说法中正确的是()A.分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小B.当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能为零C.当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小D.两个分子间的距离由大于109 m处逐渐减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小到零，再增大AD【解析】分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，故A正确；当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小，故B

16、错误；当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子力表现为引力，故随分子间的距离增大，分子力做负功，分子势能增大，故C错误；两个分子间的距离由大于109 m处逐渐减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先表现为引力，引力先增大到最大值后减小到零，之后，分子间作用力表现为斥力，从零开始增大，选项D正确4.(2016苏锡常镇三模)已知水的密度为，摩尔质量为M，水分子直径为d，则水的摩尔体积为_，阿伏加德罗常数为_(用符号表示)5.(2016苏北四市一模)石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料已知1g石墨烯展开后面积可以达到2600m2，试计算每1m2的石墨烯所含碳原子的个

17、数阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1，碳的摩尔质量M12g/mol.(计算结果保留两位有效数字)【答案】1.91019个6.(2015连云港、宿迁、徐州三模)2015年2月，美国科学家创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统，使太阳能取代石油成为可能假设该“人造树叶”工作一段时间后，能将106 g的水分解为氢气和氧气已知水的密度1.0103 kg/m3、摩尔质量M1.8102 kg/mol，阿伏加德罗常数 NA6.01023 mol1.试求：(结果均保留一位有效数字)(1)被分解的水中含有水分子的总数N.【答案】31016个(2)一个水分子的体积V.【答案】31029 m3