分子动理论、内能

（一）分子动理论、内能、知识点击:分子动理论：（1）物质是由大量分子组成的。阿伏加德罗常数NA：imol纯物质所含的粒子数（包括原子数、分子数、离子数……）是恒定的，这个数目叫做阿伏加德罗常数，Na=6.02x1023个/mol。分子直径的数量级10-1m。［实验探究］用油膜法测分子的直径［实验目的］测量油酸分子的直径［实验器材］油酸、酒精、滴管、痱子粉、量筒、刻度尺、蒸发皿［实验步骤］a、把油酸滴入量筒，记下滴数，测量出每滴油酸的体积V。b、在蒸发皿内盛放一定量的水，再把痱子粉均匀地洒在水面上，滴入一滴油酸，待其散开。c、用透明方格纸（把方格复印在透明薄膜上），测量油膜的面积S。d、实验结论：分子直径d=V/S=。（2）物体内分子在做永不停息的无规则运动，这种物体内大量分子的无规则运动跟温度有关，所以把分子的这种运动叫做热运动。扩散现象：扩散现象是指不同的物质互相接触时，彼此进入对方的现象。扩散的本质是由于微粒（原子、分子等）的热运动而产生的质量迁移现象。布朗运动：布朗运动不是外界影响产生的，布朗运动也不是分子运动，它是液体分子撞击微粒不平衡性产生的。它又间接反映液体分子永不停息的无规则无运动的特点。布朗运动有三个主要特点：永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。（3）分子之间存在相互作用力。分子之间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些。J—，函她而J—，函她而=/-和均为降画数，时于相同的A—|△养■时,更示两个京子能碰「普为版队值，与r^—费量蝮，略小于典.当两个分子间距在图像横坐标ro距离时，分子间的引力与斥力平衡，分子间作用力为零，ro的数量级为10-iom，相当于ro位置叫做平衡位置。当分子间距离rVr。时，分子间作用力表现为斥力；当r>r°时，分子间的作用力表现为引力，当分子距离的数量级大于10-9m时，分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略不计了。物体的内能：（1）由于分子做永不停息的无规则运动，因此分子具有动能。温度是物体分子热运动的平均动能的标志。物体温度升高或降低，表示了物体内部大量分子热运动的平均动能增大或减小。温度不变，就表示了分子热运动的平均动能不变。（2）由于分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由+蚓它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。［在微观上，分子势能的大小与分子间距离有关;在宏观上，\选!=的处对于确定的物体，它的体积变化，直接反映了分子间的距离，［.%=口也就反映了分子间的势能变化。因此分子势能的大小变化可通一厂；过宏观量体积来反映。（3）物体内所有分子动能和势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。物体的内能大小是由质量、温度、体积和物态来决定。（4）改变内能的方式：做功和热传递。虽然做功和热传递对改变物体的内能是等效的，但是这两种方式的物理过程有本质的区别。做功使物体内能改变的过程是机械能转化为内能的过程。而热传递的过程只是物体之间内能的转移，没有能量形式的转化。热力学第一定律：热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。热力学第一定律是对能量守恒和转换定律的一种表述方式。用△"表示物体内能的增加量，Q表示物体吸收的热量，W表示外界对物体做的功，则二、能力激活：题型一：计算微观世界的物理量（如分子数目、分子质量、分子直径等）：示例1：若已知铁的原子量是56,铁的密度是7.8x103kg/m3，试求：质量是1g的铁块中铁原子的数目（取1位有效数字）。计算出铁原子的直径。［分析］由于微观量是不能直接测量的，人们可以测定宏观物理量，用阿伏加德罗常数作为桥梁，间接计算出微观量来。［解析］①铁原子的数目门=—x6X1023"1.07X1022个；56②铁原子的体积匕t=m1x10-3pxn—②铁原子的体积匕t=m1x10-3pxn—7.8x103x1.07x1022=1.2X10-29m3;匕=4兀印.d提=t"总2.8x10-10m。题型二：应用分子动理论分析问题：示例2：试用分子动理论的观点解释影响液体蒸发快慢的几个因素。［分析］可从液体的分子结构的特点去考虑。［解析］在不停地做无规则运动的液体分子中，总有一些分子的速度比较大，它们能克服液面其他分子的吸引，跑到液体外面去，这就是液体的蒸发；温度越高，液体分子的能量就越大，能够克服液面分子引力跑出液面的分子数就越多，故蒸发就越快；液面上空气流动越快，液体内部分子跑出液面被碰回的机会就越小，故蒸发也就越快。题型三：对分子间作用力的理解：示例3：稻草一拉就断，而铁丝不易拉断。按照分子动理论的观点，这是因为（）稻草的分子间没有引力，铁丝的分子间有引力；稻草、铁丝的分子间都存在着引力，但稻草分子的引力远小于铁丝分子间的引力；稻草的分子间存在斥力，铁丝的分子间没有斥力；稻草具有“一拉就断”的性质。［分析］分子间同时存在着相互作用的引力和斥力。A、C对于分子只存在某一种相互作用的说法是不正确的。D并不能根据分子动理论的观点说明为什么一拉就断。B指出虽然它们分子间都存在着引力，但稻草分子间的引力小得多。故应选B。［解析］B示例4：分子之间既有引力又有斥力，这两种力是不是总会互相抵消呢？［分析］可从分子间引力和斥力的范围来考虑。［解析］不会。这两种力的作用范围不同，一般地说，当分子间的距离小于10-iom时，斥力起主要作用；当分子间的距离大于10」0m时，引力起主要作用，引力和斥力都随着距离的增大而减少得很快，当分子之间的距离大于分子直径的10倍时，分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略了。只有当分子间距离等于10-i0m时，引力才等于斥力，分子处于受力平衡状态。题型四：对内能的理解：示例5：一辆汽车的车厢内有一气瓶氧气，当汽车以60km/h行驶起来后，气瓶内氧气的内能是否增加？［分析］内能是所有分子热运动动能和分子势能之总和，而不是分子定向移动的动能。另一方面，物体机械能增加，内能不一定增加。［解析］不增加。示例6：在标准大气压下，100。的水吸收热量变成同温度的水蒸气的过程，下面的说法是否正确？（1）分子热运动的平均动能不变，因而物体的内能不变。（2）分子的平均动能增加，因而物体的内能增加。（3）所吸收的热量等于物体内能的增加量。（4）分子的内能不变。［分析］在标准大气压下，100。0的水吸收热量变成同温度的水蒸气，温度不变分子的平均动能不变，液体水分子间分子力表现为引力，变成水蒸汽，由于气体分子间作用力十分微弱可以不计，这说明液体水分子变成气体水分子的过程中水分子要克服引力做功，分子势能增大，所以在标准大气压下，100。0的水吸收热量变成同温度的水蒸气，分子动能相同，但分子势能是增大的，所以内能也是增大的。之所以吸收热量是因为要克服了引力做功。［解析］以上四个结论都不对。题型五：运用能的转化和守恒定律进行物理计算：示例7：用铁锤打击铁钉，设打击时有80%的机械能转化为内能，内能的50%用来使铁钉的温度升高。问打击20次后，铁钉的温度升高多少摄氏度？已知铁锤的质量为1.2kg，铁锤打击铁钉时的速度是10m/s，铁钉质量是40g，铁的比热是5.0X102J/（kg、C）。［分析］铁锤打击铁钉时，铁锤的一部分动能转化为内能，而且内能中的一半被铁钉吸收，使

它的温度升高。如果用八£表示铁钉的内能增加量，铁锤和铁钉的质量分别用M和m表示，铁锤打击铁钉时的速度用v表示。依据能的转化和守恒定律，有AE=20x+Mv2x80%x50%，铁钉的内能增加量不能直接计算铁钉的温度，我们把机2械能转化为内能的数量等效为以热传递方式完成的，因此等效为计算打击过程中铁钉吸收多少热量，这热量就是铁钉的内能增加量。因此有Q=cmAt，式中c为铁钉的比热，&表示铁钉的温度升高量。［解析］将上面两个公式联立，得出At=20At=20xMv22Cmx80%x50%=20x1.2x102x0.42x5.0x102x0.04三、小试身手：古代的火药使用火点燃的，但现代的枪弹却不用明火去点。其中的原理是：扣动扳机后，撞针撞击子弹底部而做功，使弹壳内温度，当温度迅速达到燃点，火药就会，而对弹头，使弹头飞出枪膛射击目标。（页：4升高，燃烧爆炸，做功）将下列实验事实与产生的原因对应起来水与酒精混合后体积变小固体很难被压缩细绳不易拉断盐在热水中溶化得快冰冻食品也会变干它们的对应关系分别是①②③④⑤（页：4。.固体分子也在不停地运动》.分子运动的剧烈程度与温度有关c.分子间存在引力丈分子间存在着斥力e•分子间存在着空隙（横线上填写字母符号）Ae；Bd；Cc；Db（页：4升高，燃烧爆炸，做功）将下列实验事实与产生的原因对应起来水与酒精混合后体积变小固体很难被压缩细绳不易拉断盐在热水中溶化得快冰冻食品也会变干它们的对应关系分别是①②③④⑤（页：4。.固体分子也在不停地运动》.分子运动的剧烈程度与温度有关c.分子间存在引力丈分子间存在着斥力e•分子间存在着空隙（横线上填写字母符号）只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离？（）阿伏伽德罗常数，该气体的摩尔质量和质量；阿伏伽德罗常数，该气体的摩尔质量和密度；阿伏伽德罗常数，该气体的质量和体积；该气体的密度、体积和摩尔质量。在有关布朗运动的说法中，正确的是（）液体的温度越低，布朗运动越显著；液体的温度越高，布朗运动越显著；悬浮微粒越小，布朗运动越显著；悬浮微粒越大，布朗运动越显著。判断下面各结论是否正确？（1）温度高的物体，内能不一定大。（2）同样质量的水在100C时的内能比60C时的内能大。（3）内能大的物体，温度一定高。

内能相同的物体，温度一定相同。热传递过程一定是从内能大的物体向内能小的物体传递热量。温度高的物体，含有的热量多，或者说内能大的物体含有的热量多。摩擦铁丝发热，说明功可以转化为热量。两块光滑、干燥的玻璃，紧贴在一起不能结合成一整块，原因是()两块玻璃分子间不存在作用力；两块玻璃分子间距离太大，作用力太小；两块玻璃分子间距离太小，表现为斥力；两块玻璃的分子运动缓慢。下列有关温度、做功、热传递、内能等的关系的说法中正确的是()物体温度升高，内能一定增大，且一定从外界吸收了热量；物体放出了热量，内能一定减少，温度一定会降低；物体内能增大了，一定吸收了热量，且温度一定升高了；一个物体温度没变，可能内能增大了，也可能内能减少了。如图是“研究摩擦与热的关系”D/S实验装置，在这个实验中，下列说法正确的是()塑料块与温度传感器探棒发生摩擦，计算机显示屏上显示温度升高；手柄匀速转动时，显示屏上显示温度曲线呈直线状不升高；手柄转动越快，显示屏上显示温度升得越慢；泡沫塑料块转动圈数越少，显示屏上显示温度升得越高；取一滴稀释了的墨汁放在显微镜下观察，会看到小碳粒在做无规则运动。关于布朗运动下列说法中正确的是()液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒引起的；物体的温度越高，其分子的平均动能越大；物体里所有分子的动能的总和叫做物体的内能；只有传热才能改变物体的内能。图为一小碳粒做布朗运动的路线图，从A点开始计时，TOC\o"1-5"\h\z每隔30s记下小碳粒的位置B、C、D、E、尸，再用直线段把\它们顺次连接起来，则下列说法中正确的是()。〉%图中的折线ABCDEF不是小碳粒的运动轨迹；A在4105s时，小碳粒一定在DE连线的中点上；在r=100s时，小碳粒一定在DE连线上；F在r=100s时，小碳粒很可能不在DE连线上。将1cm3油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液。每1cm3该溶液有20滴。现将1滴该溶液滴到水面上，随着酒精溶解于水，油酸最终在水面上形成面积为0.50cm2的单分子膜层。试估测出油酸分子的直径。(d=VS=[(1/20)X(1/200)X10-6]/0.50=5.0X10-10m)12.跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量是50kg，他1min跳绳180次，假定每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2/5,则该运动员跳绳时克服重力的平均功率是多少？(g取10m/s2)若1mol的葡萄糖完全氧化后，放出的能量总共有2870KJ，其中有1255KJ左右的能量

储存在ATP中，生成38个分子ATP,其余的能量都以内能的形式散失掉了。试求参加比赛的运动员在1min内消耗的葡萄糖是多少？（葡萄糖的摩尔质量是0.18kg）（页：6250W，0.65kg）四、生活中的物理：高空的气温为什么低？研究大气现象时常常用到热力学第一定律，通常把温度、压强相同的一部分空气作为研究的对象，叫做气团，直径上千米。由于气团很大，边缘部分和外界的热交换对整个气团没有明显的影响，即式国=Q+W中的。=0，所以气团的内能的增减只等于外界对它或它对外界