高考物理一轮复习 第十二章 热学 第1讲 分子动理论 内能课件.ppt

课标版物理 第1讲分子动理论内能 一 分子动理论的基本观点 阿伏加德罗常数1 物体是由大量分子组成的 1 分子的大小a 直径数量级为 m b 质量数量级为 kg 2 阿伏加德罗常数a 1mol的任何物质都含有相同的粒子数 通常可取na mol 1 b 阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁 10 10 10 26 10 27 6 02 1023 2 分子的热运动 1 扩散现象 由于分子的无规则运动而使不同物质能够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 的永不停息的无规则运动 其特点是 a 永不停息 运动 b 颗粒越小 运动越 c 温度越高 运动越 3 热运动 分子永不停息的无规则运动 这种运动跟温度有关 高 固体颗粒 无规则 明显 激烈 1 分子间同时存在 和 实际表现的分子力是它们的 2 引力和斥力都随分子间距离的增大而 但斥力比引力变化得 自测1 辨析题 1 布朗运动就是液体分子的运动 2 布朗运动是固体小颗粒中固体分子的运动 答案 1 2 3 分子间存在着相互作用力 引力 斥力 合力 减小 快 c na d na 答案bc气体分子间距离很大 气体的体积并不等于每个分子的体积之和 a错 气体的质量等于每个分子的质量之和 b c对 气体的密度是对大量气体分子而言的 一个分子质量m v0 d错 自测2 多选 某气体的摩尔质量为m 摩尔体积为v 密度为 每个分子的质量和体积分别为m和v0 则阿伏加德罗常数na可表示为 a na b na 答案d花粉颗粒做此运动的原因是花粉颗粒受到周围液体分子的不平衡碰撞 选d 自测31827年 英国植物学家布朗发现花粉颗粒在水中不停息地做无规则运动 花粉颗粒做此运动的原因是 a 花粉有生命b 气温变化形成了液体的微弱对流c 液体逐渐蒸发d 花粉颗粒受到周围液体分子的不平衡碰撞 二 温度是分子平均动能的标志内能1 温度一切达到 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 t k 3 分子的动能 1 分子动能是 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 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 热平衡 t 273 15 分子热运动 温度 总和 4 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 决定的能 2 分子势能的决定因素 微观上 决定于 和分子排列情况 宏观上 决定于 和状态 5 物体的内能 1 等于物体中所有分子的热运动的 与分子 的总和 2 对于给定的物体 其内能大小由物体的和决定 相对位置 分子间距离 体积 动能 势能 温度 体积 自测4 1 温度 分子动能 分子势能或内能只对大量分子才有意义 2 任何物体都有内能 3 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 答案 1 2 3 考点一微观量的估算1 求解分子直径时的两种模型 1 把分子看做球形 d 2 把分子看做小立方体 d 对于气体 按上述思路算出的不是分子直径 而是气体分子间的平均距离 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 典例1 2015北京海淀质检 教育部办公厅和卫生部办公厅日前联合发布了 关于进一步加强学校控烟工作的意见 意见 中要求 教师在学校的禁烟活动中应以身作则 带头戒烟 通过自身的戒烟 教育 带动学生自觉抵制烟草的诱惑 试估算一个高约2 8m 面积约10m2的两人办公室 若只有一人吸了一根烟 人正常呼吸一次吸入气体300cm3 一根烟大约吸10次 求 1 估算被污染的空气分子间的平均距离 2 另一不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子 答案 1 7 10 8m 2 8 7 1017个解析 1 吸烟者吸一根烟吸入气体的总体积为10 300cm3 含有被污染的空气分子数n 6 02 1023 8 1 1022 个 办公室单位体积空间内含被污染的空气分子数为n1 2 9 1021 个 每个被污染分子所占体积为v m3所以平均距离为l 7 10 8m 2 被动吸烟者一次吸入被污染的空气分子数为n2 2 9 1021 300 10 6 8 7 1017 个 1 1 多选 若以 表示水的摩尔质量 v表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积 表示在标准状态下水蒸气的密度 na表示阿伏加德罗常数 m0 v0分别表示每个水分子的质量和体积 下面关系正确的有 a na b c d m0 答案acd由于 v 则na 变形得m0 故a d正确 由于气体分子之间有很大的空隙 所以nav0 v 水蒸气的密度为 故b错误 c正确 1 2空调在制冷过程中 室内空气中的水蒸气接触蒸发器 铜管 液化成水 经排水管排走 空气中水分越来越少 人会感觉干燥 某空调工作一段时间后 排出液化水的体积v 1 0 103cm3 已知水的密度 1 0 103kg m3 摩尔质量m 1 8 10 2kg mol 阿伏加德罗常数na 6 0 1023mol 1 试求 结果均保留一位有效数字 1 该液化水中含有水分子的总数n 2 一个水分子的直径d 答案 1 3 1025个 2 4 10 10m解析 1 水的摩尔体积为vmol m3 mol 1 8 10 5m3 mol水分子总数为n 3 1025 个 2 建立水分子的球体模型 有 d3 可得水分子直径 d m 4 10 10m 考点二布朗运动与分子热运动1 对布朗运动的理解 1 研究对象 悬浮在液体 气体中的小颗粒 2 特点 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 肉眼直接看不到 3 成因 布朗运动是由于小颗粒周围的分子无规则运动对其撞击力的不平衡引起的 是分子无规则运动的反映 2 布朗运动和分子热运动的比较 典例2 2015河南郑州质检 关于分子热运动和布朗运动 下列说法正确的是 a 布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动b 布朗运动间接反映了分子在永不停息地做无规则运动c 悬浮颗粒越大 同一时刻与它碰撞的液体分子越多 布朗运动越显著d 当物体温度达到0 时 物体分子的热运动就会停止答案b布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动 a错误 布朗运动间接反映了液体分子运动的无规则性 b正确 悬浮颗粒越大 液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小 布朗运动越不明显 c错误 物体分子的热运动在0 时不会停止 d错误 2 1 2015福建福州模拟 如图所示 是关于布朗运动的实验 下列说法正确的是 a 图中记录的是分子无规则运动的情况b 图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹c 实验中可以看到 微粒越大 布朗运动越明显d 实验中可以看到 温度越高 布朗运动越剧烈答案d图中记录的是每隔若干时间微粒位置的连线 不是微粒的运动轨迹 也不是分子无规则运动的情况 且在此段时间内微粒的运动情况不得而知 虽然图示所反映的不是微粒的轨迹 但却可看出其运动的无规则性 做布朗运动的微粒都很小 微粒做布朗运动的根本原因是 各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡 因此 只有微粒越小 温度越高时液体分子对它的碰撞越不平衡 布朗运动才越激烈 故只有d对 考点三分子间的相互作用分子力与分子间距离关系图线当r r0时 f引 f斥 分子力为0 当r r0时 f引 f斥 分子力表现为引力 当r r0时 f引 f斥 分子力表现为斥力 当分子间距离大于10r0 约为10 9m 时 分子力很弱 可以忽略不计 典例3 多选 用原子显微镜观察高真空度的空间 结果发现有一对分子甲和乙环绕一个共同 中心 旋转 从而形成一个 双星 体系 观测中同时发现此 中心 离甲分子较近 如果这两个分子间距离r r0时 它们之间的相互作用力 即分子力 恰好为零 那么上述 双星 体系中 a 甲 乙两分子间距离一定大于r0b 甲 乙两分子间距离一定小于r0c 甲 乙两分子质量一定不等且甲的质量大于乙的质量d 甲 乙两分子运动速率一定不等且甲的速率大于乙的速率答案ac两分子绕共同 中心 做圆周运动时 向心力是由两分子间的引力提供 故分子间距r r0 a正确 b错误 由f m甲 2r甲 m乙 2r乙 r甲m乙 又v甲 r甲 v乙 r乙 可知v甲 v乙 故c正确 d错误 3 1如图所示 甲分子固定于坐标原点o 乙分子从无穷远处由静止释放 在分子力的作用下靠近甲 图中点b是引力最大处 点d是两分子靠得最近处 则乙分子加速度最大处可能是 a 点ab 点bc 点cd 点d 答案d由分子力与分子之间距离的图像可以看出 在a b c d四点中 乙分子在点d时所受分子力最大 根据牛顿第二定律知在点d时乙分子的加速度最大 考点四物体的内能1 分子势能与分子间距离的关系 取r 处为零势能处 1 当r r0时 分子力为引力 当r增大时 分子力做负功 分子势能增加 2 当r r0时 分子力为斥力 当r减小时 分子力做负功 分子势能增加 3 当r r0时 分子势能最小 2 对内能概念的进一步说明 1 内能是对物体内的大量分子而言的 不存在某个分子内能的说法 2 决定内能大小的因素有温度 体积 分子数等 3 通过做功或热传递可以改变物体的内能 3 物体的内能和机械能的比较 典例4 2013课标 33 1 6分 多选 两个相距较远的分子仅在分子力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答案bce分子力f与分子间距r的关系是 当r r0时f为斥力 当r r0时f 0 当r r0时f为引力 综上可知 当两分子由相距较远逐渐达到最近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 4 1 2014北京理综 13 6分 下列说法中正确的是 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