高考物理一轮复习 热学 基础课时1 分子动理论 内能课件（选修33）.ppt

高考导航 基础课时1分子动理论内能 知识梳理 知识点一 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 分子很小 直径数量级为 m 质量数量级为 kg 2 分子数目特别大 阿伏加德罗常数na mol 1 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产生的物质迁移现象 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 的永不停息地做无规则运动 其特点是 永不停息 运动 颗粒越小 运动越 温度越高 运动越 3 分子间存在着相互作用力 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 高 固体颗粒 无规则 明显 激烈 引力 斥力 合力 减小 快 知识点二 温度和内能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 意义 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 是状态量 2 对于给定的物体 其内能大小由物体的 和 决定 3 物体的内能与物体的位置高低 运动速度大小 相对位置 分子间距离 体积 动能 势能 温度 体积 无关 4 改变内能的方式 单分子油膜 2 实验器材 盛水浅盘 滴管 或注射器 试剂瓶 玻璃板 痱子粉 或细石膏粉 油酸酒精溶液 量筒 彩笔 3 实验步骤 1 取1ml 1cm3 的油酸溶于酒精中 制成200ml的 2 往边长为30 40cm的浅盘中倒入约2cm深的水 然后将痱子粉 或细石膏粉 地撒在水面上 溶液 油酸酒精 坐标纸 均匀 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 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 5 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 6 将画有油酸薄膜轮廓的 放在坐标纸上 算出油酸薄膜的面积 单分子油膜 玻璃板 思考 下列说法是否正确 正确的画 错误的画 1 布朗运动是固体小颗粒中固体分子的运动 2 分子间同时存在引力与斥力 分子力是二者合力的表现 3 分子间斥力随分子间距离的增大而增大 4 33 240k 5 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 6 内能相同的物体 它们的分子平均动能一定相同 答案 1 2 3 4 5 6 诊断自测 1 关于分子动理论的规律 下列说法正确的是 a 扩散现象说明物质分子在做永不停息的无规则运动b 压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故c 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热平衡 用来表征它们所具有的 共同热学性质 的物理量是内能 解析压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强增大的缘故 选项b错误 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热平衡 用来表征它们所具有的 共同热学性质 的物理量是温度 选项c错误 答案ad 2 关于用 油膜法 估测分子大小的实验 下列说法中正确的是 a 单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径b 测量结果表明 分子直径的数量级是10 10mc 实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水面 再把痱子粉撒在水面上d 处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径 解析实验时先将痱子粉撒在水面上 再把一滴油酸酒精溶液滴入水面 选项c错误 处理数据时 先计算出一滴油酸酒精溶液中所含有的纯油酸体积 再将该体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径 选项d错误 答案ab 3 如图1所示 用f表示两分子间的作用力 用ep表示分子间的分子势能 在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中 图1a f不断增大 ep不断减小b f先增大后减小 ep不断减小c f不断增大 ep先增大后减小d f ep都是先增大后减小 解析在分子间距离由10r0变为r0的过程中 由图象可知f先增大后减小 ep则不断减小 选项b正确 答案b 4 对于分子动理论和物体内能的理解 下列说法正确的是 a 温度高的物体内能不一定大 但分子平均动能一定大b 温度越高 布朗运动越显著c 当分子间的距离增大时 分子间作用力就一直减小d 当分子间作用力表现为斥力时 分子势能随分子间距离的减小而减小 解析温度高的物体分子平均动能一定大 但是内能不一定大 选项a正确 温度越高 液体分子运动越剧烈 布朗运动越显著 选项b正确 当分子间的距离增大时 分子间作用力可能先增大后减小 选项c错误 当分子间作用力表现为斥力时 分子间距离减小 分子力做负功 分子势能增大 选项d错误 答案ab 5 pm2 5是指空气中直径小于2 5微米的悬浮颗粒物 其漂浮在空中做无规则运动 很难自然沉降到地面 下列说法中正确的是 a 气温越低 pm2 5运动越剧烈b pm2 5在空气中的运动属于布朗运动c pm2 5在空气中的运动就是分子的热运动d 倡导低碳生活有利于减小pm2 5在空气中的浓度 解析由于pm2 5颗粒很小 pm2 5在空气中的运动是由于周围大量分子对pm2 5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动 是布朗运动 只是空气分子热运动的反映 b正确 c错误 温度越高 分子运动越剧烈 pm2 5运动也越剧烈 a错误 因为矿物燃料燃烧的废气排放是形成pm2 5的主要原因 所以倡导低碳生活 减少化石燃料的使用能有效减小pm2 5在空气中的浓度 d正确 答案bd 考点一微观量的估算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 关系 例1 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 变式训练 1 气体微观量的关系 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可能表示为 bc 2 固体微观量的关系 已知铜的摩尔质量为m kg mol 铜的密度为 kg m3 阿伏加德罗常数为na mol 1 下列判断正确的是 答案cd 考点二布朗运动与分子热运动 例2 下列关于布朗运动的说法 正确的是 a 布朗运动是液体分子的无规则运动b 液体温度越高 悬浮颗粒越小 布朗运动越剧烈c 布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的d 布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的 解析布朗运动是固体小颗粒的无规则运动 而不是液体分子的运动 故选项a错误 影响布朗运动的因素是温度和颗粒大小 温度越高 颗粒越小 布朗运动就越明显 故选项b正确 布朗运动是由于固体小颗粒受液体分子的碰撞作用不平衡而引起的 不是由液体各部分的温度不同而引起的 故选项c错误 选项d正确 答案bd 变式训练 3 2015 新课标全国卷 33 1 关于扩散现象 下列说法正确的是 a 温度越高 扩散进行得越快b 扩散现象是不同物质间的一种化学反应c 扩散现象是由物质分子无规则运动产生的d 扩散现象在气体 液体和固体中都能发生e 液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 解析根据分子动理论 温度越高 扩散进行得越快 故a正确 扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 不是化学反应 故c正确 b错误 扩散现象在气体 液体和固体中都能发生 故d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e错误 答案acd 考点三分子力 分子势能及物体的内能分子力f 分子势能ep与分子间距离r的关系图线如图2所示 取无穷远处分子势能ep 0 图2 1 当r r0时 分子力为引力 若r增大 分子力做负功 分子势能增加 2 当r r0时 分子力为斥力 若r减小 分子力做负功 分子势能增加 3 当r r0时 分子势能最小 例3 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 解析由分子动理论的知识 当两个分子相互靠近 直至不能靠近的过程中 分子力先是表现为引力且先增大后减小 之后表现为分子斥力 一直增大 所以选项a错误 分子引力先做正功 然后分子斥力做负功 分子势能先减小再增大 分子动能先增大后减小 所以选项b c正确 d错误 答案bc 方法提炼判断分子势能变化的两种方法方法一 利用分子力做功判断 分子力做正功 分子势能减小 分子力做负功 分子势能增加 方法二 利用分子势能ep与分子间距离r的关系图线判断 如图3所示 图3但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似 但意义不同 不要混淆 变式训练 4 多选 下列说法正确的是 a 对于一定量的理想气体 若气体的压强和体积都不变 其内能也一定不变b 一定质量0 水的分子势能比同质量0 冰的分子势能小c 物体吸收热量后 内能一定增加d 把物体缓慢举高时 物体的机械能增加 内能不变 解析一定质量的理想气体的内能仅决定于气体的温度 若气体的压强和体积都不变 则其温度也不变 故内能不变 选项a正确 一定质量0 水放出热量凝固成0 的冰 所以一定质量0 水的分子势能比同质量0 冰的分子势能大 选项b错误 物体吸收热量后 若对外做功 内能不一定增加 选项c错误 缓慢举高物体 物体的重力势能增加 机械能增加 物体的体积 温度 质量不变 内能不变 选项d正确 答案ad 考点四实验九 用油膜法估测分子的大小 例4 用油膜法估测分子的大小 实验器材有 浓度为0 05 体积分数 的油酸酒精溶液 最小刻度为0 1ml的量筒 盛有适量清水的浅盘 痱子粉 胶头滴管 玻璃板 彩笔 坐标纸 最小正方形边长为1cm 则 1 下面给出的实验步骤中 正确排序应为 填序号 为估算油酸分子的直径 请补填最后一项实验步骤da 待油酸薄膜的形状稳定后 将玻璃板放在浅盘上 用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上b 用滴管将浓度为0 05 的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 记下滴入1ml油酸酒精溶液的滴数nc 将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上 用滴管吸取浓度为0 05 的油酸酒精溶液 从低处向水面中央滴入一滴d 2 利用以上测量数据 写出单个油酸分子直径的表达式为 解析 1 根据实验原理可得 给出的实验步骤的正确排序为bca 步骤d应为将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上 以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位 计算轮廓内正方形的个数 算出油酸薄膜的面积s 变式训练 5 油酸酒精溶液中每1000ml有油酸0 6ml 用滴管向量筒内滴50滴上述溶液 量筒中的溶液体积增加1ml 若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中 由于酒精溶于水 油酸在水面展开 稳定后形成的单分子油膜的形状如图4所示 图4 1 若每一小方格的边长为30mm 则油酸薄膜的面积为 m2 2 每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为 m3 3 根据上述数据 估算出油酸分子的直径为 m 答案 1 4 95 10 2 2 1 2 10 11 3 2 4 10 10 1 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 物体温度不变 其内能一定不变解析温度是分子平均动能的宏观标志 所以物体温度升高 其分子平均动能增大 a错误 b正确 温度降低 分子平均动能减小 但分子总势能变化不能确定 则内能变化不确定 c d错误 答案b 2 如图5所示 甲分子固定在坐标原点o 乙分子沿x轴运动 两分子间的分子势能ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示 图中分子势能的最小值为 e0 若两分子所具有的总能量为0 则下列说法中正确的是 图5 a 乙分子在p点 x x2 时 加速度最大b 乙分子在p点 x x2 时 其动能为e0c 乙分子在q点 x x1 时 处于平衡状态d 乙分子的运动范围为x x1解析由分子间作用力的规律可知 一分子从无限远处向另一分子靠近时 分子力先做正功 分子动能增加 分子势能减少 当到达平衡位置后 分子力开始做负功 分子动能减少 分子势能增加 所以x x2处是乙分子所处的平衡位置 即所受合力为零 故选项a c错误 又知两分子总能量为0 故选项b正确 若分子运动到x x1范围内 则动能为负值 与现实矛盾 故d正确 答案bd 解析气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数 与单位体积内的分子数有关 还与分子平均速率有关 选项a错误 由于分子的无规则运动 气体的体积可以占据很大的空间 故不能用