（课标通用版）2020版高考物理总复习第十三章01第1讲分子动理论内能课件.pptx

第1讲分子动理论内能（实验：用油膜法估测分子的大小）,一分子动理论,二温度,三内能,基础过关,考点一对分子动理论的考查,考点二温度温标和内能,考点三实验：用油膜法估测分子的大小,考点突破,基础过关,一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小分子(视为球体模型)的直径:数量级为10-10m。分子的质量:数量级为10-26kg。测量分子直径的方法:油膜法。,(2)阿伏加德罗常数1mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA=6.021023mol-1。,2.分子热运动:一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动。(1)扩散现象:相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。温度越高,扩散越快,可在固体、液体、气体中进行。(2)布朗运动:悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,微粒越小,温度越高,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减小,随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快。二、温度,1.温度:两个系统处于热平衡时,它们具有某个共同的热学性质,我们把表征这一“共同的热学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。,2.两种温标:摄氏温标和热力学温标。关系为T=t+273.15K。,三、内能1.分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志。(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。,2.分子的势能(1)由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的相对位置决定的能,即分子势能。(2)分子势能的影响因素微观上:分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的;宏观上:分子势能与物体的体积有关。,3.物体的内能(1)物体的内能等于物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和。(2)对于给定的物体,其内能大小与温度和体积有关。(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。,1.判断下列说法对错。(1)布朗运动是液体分子的无规则运动。()(2)温度越高,布朗运动越剧烈。()(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。()(4)-33=240K。()(5)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。()(6)当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大。(),2.铜的摩尔质量为M,密度为,阿伏加德罗常数为NA。1个铜原子所占的体积是(A)A.B.C.D.,3.下列说法中正确的是(B)A.物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大B.物体温度升高,其分子热运动的平均动能增大C.物体温度降低,其内能一定增大D.物体温度不变,其内能一定不变,考点一对分子动理论的考查,考点突破,1.两种分子模型物质有固态、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,如图所示,分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,所以d=(球体模型)或d=(立方体模型)。,(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=。,2.宏观量与微观量的相互关系(1)微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。(2)宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度。(3)相互关系一个分子的质量:m0=。一个分子的体积:V0=(注:对气体,V0为一个分子所占空间的平均体积)。,物体所含的分子数:n=NA=NA=NA=NA。单位质量物体中所含的分子数:n=。,3.布朗运动和分子热运动的比较,4.分子力曲线与分子势能曲线的对比,例关于分子动理论,下列说法正确的是(C)A.气体扩散的快慢与温度无关B.布朗运动是液体分子的无规则运动C.分子间同时存在着引力和斥力D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大,解析本题考查分子动理论。温度是分子热运动平均动能的标志,温度越高,分子运动越剧烈,气体扩散越快,A错;布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动,不是液体分子的运动,B错;分子间同时存在着引力和斥力,且随着分子间距的增大,引力和斥力均减小,故C对、D错。,考向1阿伏加德罗常数的应用1.(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料,设钻石的密度为(单位为kg/m3),摩尔质量为M(单位为g/mol),阿伏加德罗常数为NA。已知1克拉=0.2克,则(),A.a克拉钻石所含有的分子数为B.a克拉钻石所含有的分子数为C.每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)D.每个钻石分子直径的表达式为(单位为m),E.每个钻石分子的质量为,答案ACE解析a克拉钻石的物质的量为n=,所含分子数为N=nNA=,选项A正确、B错误;钻石的摩尔体积V=(单位为m3/mol),每个钻石分子体积为V0=(单位为m3),设钻石分子直径为d,则V0=()3,联立解得d=(单位为m),选项C正确、D错误;根据阿伏加德罗常数的意义知,每个钻石分子的质量m=,选项E正确。,考向2布朗运动与分子热运动2.雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中,各种悬浮颗粒物形状不规则,但可视为密度相同、直径不同的球体,并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10m、2.5m的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。某科研机构对北京地区的检测结果表明,在静稳的雾霾天气中,近地面高度百米的范围内,PM10的浓度随高度的增加略有减小,大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小,且两种浓度分布基本不随,时间变化。据此材料,以下叙述正确的是(C)A.PM10表示直径小于或等于1.010-6m的悬浮颗粒物B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其所受到的重力C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大,解析PM10的直径小于或等于1010-6m=1.010-5m,A错误;处于静稳态的颗粒受力平衡,B错误;布朗运动是悬浮颗粒物的无规则运动,C正确;根据题意不能判定PM2.5的浓度随高度的增加而增大,D错误。,考向3分子力、分子势能与分子间距离的关系3.下列四幅图中,能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是(B),解析分子间作用力f的特点是:rr0时f为引力;分子势能Ep的特点是r=r0时Ep最小,因此只有B项正确。,考点二温度温标和内能,1.内能和热量的比较,2.物体的内能与机械能的比较,1.(多选)2018高考全国卷,33(1),5分对于实际的气体,下列说法正确的是(BDE)A.气体的内能包括气体分子的重力势能B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体的体积变化时,其内能可能不变E.气体的内能包括气体分子热运动的动能,解析本题考查气体的内能。气体的内能是指所有气体分子的动能和分子间的势能之和,故A、C项错误。,2.(多选)(2017课标,33(1),5分氧气分子在0和100温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是。,A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E.与0时相比,100时氧气分子速率出现在0400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,答案ABC解析每条曲线下面积的意义是各种速率的分子数总和占总分子数的百分比,故面积为1,A正确、D错误。气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子平均动能越大,大速率的分子数所占总分子数的百分比越大,故虚线对应的温度较低,B、C皆正确。由图中0400m/s区间图线下的面积可知0时出现在0400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,E错误。,考点三实验:用油膜法估测分子的大小,一、实验目的1.估测油酸分子的大小。2.学会间接测量微观量的原理和方法。,二、实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜,如图所示,将油酸分子看做球形,测出一定体积油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积,用d=计算出油膜的厚度,其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,S为油膜面积,这个厚度就近似等于油酸分子的直径。,三、实验器材清水、盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。,四、实验步骤1.用稀酒精溶液及清水清洗浅盘,充分洗去油污、粉尘,以免给实验带来误差。2.取1毫升(1cm3)的油酸溶于酒精中,制成200毫升的油酸酒精溶液。3.用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1mL,算出每滴油酸酒精溶液的体积V0=mL。,4.往边长约为3040cm的浅盘中倒入约2cm深的水,然后将痱子粉(或石膏粉)均匀地撒在水面上。,6.待油酸薄膜形状稳定后,将一块较大的玻璃板盖在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。7.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积。8.据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V,据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S,算出油酸薄膜的厚度d=,即油酸分子的直径。比较算出的分子直径,看其数量级是否为10-10m,若不是10-10m须重做实验。,5.用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液,油酸就在水面上慢慢散开,形成单分子油膜。,五、数据处理根据上面记录的数据,完成以下表格内容。,六、注意事项1.油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置,以免浓度改变,产生误差。2.油酸酒精溶液的浓度应小于为宜。,3.痱子粉的用量不要太大,否则不易成功。4.测1滴油酸酒精溶液的体积时,滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数,最好多滴几毫升,数出对应的滴数,这样求平均值误差较小。5.浅盘里水离盘口面的距离应较小,并要水平放置,以便准确地画出油酸薄膜的形状,画线时视线应与板面垂直。,6.要待油酸薄膜形状稳定后,再画轮廓。7.本实验只要求估算分子的大小,实验结果的数量级符合即可。8.做完实验后,把水从盘的一侧边缘倒出,并用少量酒精清洗,然后用脱脂棉擦拭,最后用水冲洗,以保持盘的清洁。,七、误差分析1.油酸酒精溶液配制后长时间放置,溶液的浓度容易改变,会给实验带来较大误差。2.纯油酸体积的计算误差。3.油酸薄膜面积的测量误差(1)油酸薄膜形状的画线误差;(2)数格子法本身是一种估算的方法,自然会带来误差。,1.油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL,现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了1mL,若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25mm,试问:,(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为模型,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为油膜,这层油膜的厚度可视为油酸分子的。图中油酸膜的面积为m2;每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是m3;根据上述数据,估测出油酸分子的直径是m。(保留两位有效数字),(2)某同学在实验过程中,在距水面约2cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜,实验时观察到,油膜的面积会先扩张后又收缩了一些,这是为什么呢?请写出你分析的原因:。,答案(1)球形单分子直径4.410-21.210-112.710-10(2)见解析,解析(1)油膜约占70小格,面积约为S=70252510-6m24.410-2m2一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V=10-6m3=1.210-11m3油酸分子的直径约等于油膜的厚度d=m2.710-10m,(2)主要有两个原因:水面受到落下油滴的冲击,先陷下后又恢复水平,因此油膜的面积扩张;油酸酒精溶液中的酒精一部分挥发,一部分溶于水,使液面收缩。,2.(2018广西南宁模拟)“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下:A.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油酸膜的面积S。B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上。C.用浅盘装入约2cm深的水。,D.用公式d=,求出薄膜厚度,即油酸分子直径的大小。E.根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V。(1)上述步骤中有步骤遗漏或不完整的,请指出:。(2)上述实验步骤的合理顺序是。(3)某同学在实验中最终得到的计算结果和大多数同学的结果比较,数据偏大,对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是。,A.错误地将油酸酒精溶液的体