专题一：分子动理论 气体热现象的微观解释

专题一：分子动理论气体热现象的微观解释［基础回顾］一、分子动理论，分子动理论是从物质微观结构的观点来研究热现象的理论。它的基本内容是：，物体是由大量分子组成的这里的分子是指构成物质的单元，可以是、，也可以是分子。在热运动中它们遵从相同的规律，所以统称为分子。⑴这里建立了一个理想化模型：把分子看作是，所以求出的数据只在数量级上是有意义的。一般认为分子直径大小的数量级为m。⑵固体、液体被理想化地认为各分子是排列的，每个分子的体积就是每个分子平均占有的空间。分子体积=物体体积：分子个数。⑶气体分子仍视为小球，但分子间距离较大，不能看作一个挨一个紧密排列，所以气体分子的体积远小于每个分子平均占有的空间。每个气体分子平均占有的空间看作边长的正立方体。⑷，是联系微观世界和宏观世界的桥梁。它把物质的摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量和分子质量、分子体积这些微观物理量联系起来了。NA=6.02X1023mol-i分子的热运动物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关，所以通常把分子的这种运动叫做热运动。都可以很好地证明分子的热运动。⑵布朗运动：是指的无规则运动。布朗运动成因：。影响布朗运动剧烈程度因o素：，。o分子间的相互作用力⑴分子力有如下几个特点：①分子间同时存在引力和斥力，分子力是引力和斥力的;引力和斥力都随着距离的增大而;斥力比引力变化得。⑵分子间作用力（指引力和斥力的合力）随分子间距离而变的规律是：①〃<%时表现为;②m0时分子力为；③‘>%时表现为；r>10r0以后，分子力变得十分微弱，可以忽略不计。二、单分子油膜法测定分子的直径⑴把在水面上尽可能散开的油膜视为⑵把形成单分子油膜的分子视为排列的—形分子，把分子看作小球，这就是分子的理想化模型。⑶利用单分子油膜法可测定分子的直径d=V/S,其中V是,S是水面上形成的单分子油膜的。三、 内能⑴做热运动的分子具有的动能叫分子动能。温度是物体分子热运动的平均动能的标志。温度越高，分子做热运动的平均动能越大。⑵由分子间相对位置决定的势能叫分子势能。分子力做正功时分子势能;分子力作负功时分子势能。分子势能与物体的有关。⑶和的总和叫做物体的内能。物体的内能跟物体的和都有关系：温度升高时物体内能;体积变化时，物体内能变化。四、 气体热现象的微观解释⑴用分子动理论解释气体压强的产生（气体压强的微观意义）。气体的压强是产生的。压强的大小跟两个因素有关：;©。⑵气体的体积、压强、温度间的关系：一定质量的气体，在温度不变的情况下，体积减小时，增大，压强。一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度升高，增大，体积。一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度升高，增大，压强。［重难点阐释］布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动。关于布朗运动，要注意以下几点：①形成条件是：只要微粒足够小。②微粒越小、温度越高，布朗运动越激烈。③观察到的是固体微粒（不是液体，不是固体分子）的无规则运动，反映的是液体分子运动的无规则性。④实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位置的连线，不是该微粒的运动轨迹。［典型例题］例1、从下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数（）氧气的摩尔质量和氧分子的体积氧分子的质量和氧分子的体积氧分子的质量和氧气的摩尔质量氧气的密度和氧气的摩尔质量例2、普通一个房间的面积S=15m2，高h=3m，已知空气的平均摩尔质量M=2.9X10_2kg/mol，这个房间内空气的质量约为（ ）几gB.几kg C.几十kgD.几百kg例3、关于分子间相互作用力的以下说法中，正确的是［］当分子间的距离r=r时，分子力为零，说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力 °分子力随分子间的距离r的变化而变化，当r〉％时，分子间的引力和当分子间的距离rVr时，分子间的引力和斥力都增大，但斥力比引力增加得快，故分子力表现为斥力当分子间的距离r>10_9m时，分子间的作用力可以忽略不计例4、下列说法中正确的是物体吸热后温度一定升高物体温度升高一定是因为吸收了热量0°C的冰化为0°C的水的过程中内能不变100°C的水变为100C的水汽的过程中内能增大例5、将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3的溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴在水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0.2m2，由此估测出的油酸分子的直径为多少？［课堂练习］1、下列可算出阿伏德罗常数的一组数据是（）水的密度和水分子的体积水的摩尔质量和水分子的体积水分子的体积和水分子的质量水分子的质量和水的摩尔质量2、 设分子间距离r=r（平衡距离）时作用力为零，则当一个分子从远处以某一动能向另一分子趋近的过程中（ ）r>r0时，分子势能不断减小，动能不断增加r=r「时，分子势能为零，动能最大rVr时，分子势能增大，动能减小r具有最小值时，分子动能为零，分子势能最大3、 质量相等，温度都为100C的水和水蒸气，它们的内能（ ）相等水的内能比水蒸气的内能大水蒸气的内能比水的内能大D.无法确定4、 下列关于布朗运动的说法中，正确的是哪几个？［］布朗运动是液体分子的无规则运动悬浮在液体中的颗粒越小，它的布朗运动越显著液体的温度越高，悬浮颗粒的布朗运动越剧烈布朗运动是指悬浮在液体中的小颗粒在液体分子作用下的无规则运动5、 分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列说法中错误的是[]显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的作无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素6、为估算池中睡莲叶面承受出滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得1小时内杯中水上升了45mm.查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为12m/s.据此估算该压强约为（设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1X103kg/ms）[]0.15PaB.0.54Pa C.1.5PaD.5.4Pa能力训练1分子动理论气体热现象的微观解释能力提高关于布朗运动，正确的说法是（ ）布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动布朗运动是液体分子的无规则运动液体温度越高，布朗运动越显著悬浮颗粒越大，在相同时间内撞击它的分子数越多，布朗运动越显著关于分子的质量，下列说法正确的是（ ）质量相同的任何物体分子数都相同摩尔质量相同的物体，分子质量也相同分子质量比一定等于它们摩尔质量比在相同条件下，密度大的物质的分子质量一定大3、 关于内能和机械能的下列说法中，正确的是（ ）机械能很大的物体，其内能一定很大物体的机械能损失时，内能却可能增加物体的内能损失时，机械能必然会减少物体的内能为零时，机械能可以不为零4、 下面关于分子力的说法中正确的有：铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力5、已知水银的摩尔质量为M，直径是（ ）,密度为P，阿伏加德罗常数为na，则水银分子的6M1( )33M 1( )36MMA.兀PNa B.A4兀pNAC.兀pNaDPn. A6、 对液体和固体来说，如果用M表示摩尔质量，mo表示分子质量，P表示物质的密度，七表示摩尔体积，V0表示分子体积，N表示阿伏加德罗常数，反映这些量之间关系的下列各式中，正确是（ ）N=V/Vo B.M=pVm C.mo=pV0 D.N=M/m°7、对于一定量的理想气体，下列四个论述中正确的是（ ）当分子热运动变剧烈时，压强必变大当分子热运动变剧烈时，压强可以不变当分子间的平均距离就大时，压强必变小当分子间的平均距离变大时，压强必变大8、 质量相等的ioo°c的水和ioor的水蒸汽，它们的（ ）分子的平均动能相同，分子势能相同分子的平均动能相同，分子势能不同分子的平均动能不同，分子势能相同分子的平均动能不同，分子势能不同9、关于物体内能的改变，下列说法中正确的是 （ ）只有做功才能改变物体的内能只有热传递才能改变物体的内能做功和热传递都能改变物体的内能做功和热传递在改变物体内能上是不等效的10、关于分子间相互作用力，正确的说法是（ ）分子间既有引力作用，同时又有斥力作用；分子力是指分子间引力和斥力的合力当分子间距离r=r时，分子力大小为零，此时分子间引力和斥力均为零 o当分子间距离r>ro时，r越大,引力越小；当分子间距离r<ro时，r越小，引力越大温度越高，分子间相互相作用力就越大11、 两个分子甲和乙相距较远（此时分子力可以忽略），设甲分子固定不动，乙分子逐渐向甲靠近直到不能再靠近，在这个过程中，下面说法中正确的是（ ）分子力总是对乙做正功，分子势能不断减少；乙总是克服分子力做功，分子势能不断增大；乙先是克服分子力做功，然后分子力对乙做正功，分子势能先增大后减小；分子力先对乙做正功，分子势能减小，然后乙克服分子力做功，分子势能增大。12、比较氢气和氧气，下面说法中正确的是（ ）因为氧分子质量比氢分子质量大，所以在相同温度下，氧分子的平均动能比氢分子的平均动能大质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的动能体积和温度相同的氢气和氧气具有相同的动能摩尔数相同，温度相同的氢气和氧气具有相同的动能13、下列有关热力学温度和摄氏温度的关系中正确的是（ ）

A、 10°C用热力学温度表示是10KB、 10C用热力学温度表示是283KC、 升高10C用热力学温度表示升高10KD、 升高10C用热力学温度表示升高283K14、在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为〃，，又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V,,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为。的正方形小格的纸上（如右图）测得油膜占有的小正方形个数为m。⑴用以上字母表示油酸分子的大小必⑵从右图中数得油膜占有的小正方形个数为m=。15、已知金刚石的密度p=3500kg/m3。现有一块体积V=5.7X10*的金刚石，它含有多少个碳原子？假如金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的，试估算碳原子的直径。答案专题一：分子动理论气体热现象的微观解释［典型例题］例题1、分析：要算出阿伏加德罗常数，首先要知道1mol物质的质量M或体积V，M设分子质量为m，分子体积为V。，则阿伏加德罗常数Na=^，对固体和液体还有V从Na=V0。在A、D选项中不知氧分子质量，不能算出阿伏加德罗常数，故不能选A、D项.在B项中不知氧气摩尔质量，不能算出阿伏加德罗常数，故不能选B项。值得注意的是在A、B项中如果知道氧气的摩尔体积也不能算出阿伏加德罗常数，因为气体分子间距很大，不能忽略。答案：C点评：要计算阿伏加德罗常数，可有两种思路：①知道物质的摩尔质量和M V分子质量m，由Na=m求得.②知道物质的摩尔体积V和分子体积V。，由N「匕求得。例题2分析：房间的空气体积

V=Sh=15X3m3=45m3把这些空气看成在标准状况下，因为标准状况下1mol气体积的体积V=22.4X10颂3，因此这些空气的摩尔数为： 04522.4XI/4522.4XI/由空气的平均摩尔质量得空气质量为:m=nM=.、2片10*族2.9X10项瞄=59kg答案：C.点评：如要作较准确的计算，需测出空气的温度和压强，根据气体定律折算成标准状况下的体积，然后得出空气的摩尔数.例题3分析：分子力表现为引力还是斥力跟分子间的距离有关。当r=r0时，引力和斥力同时存在，只是作用互相抵消分子力表现为零。所以，选项A不正确。当r>r时，引力和斥力都随距离的增大而减小，但斥力减小得更快，分子间的相互作用表现为引力。所以，选项B不正确。当rVr时，分子间引力和斥力随距离的减小而增大，但斥力比引力增长得更快，分子间的相互作用表现为斥力。所以，选项C正确。当分子间的距离超过它们的直径10倍以上时，相互作用就变得十分微弱，可以认为分子力等于零。所以，选项D正确。答案：CD例题4分析:吸热后物体温度不一定升高，例如冰融化为水或水沸腾时都需要吸热，而温度不变，这时吸热后物体内能的增加表现为分子势能的增加，所以A不正确。做功也可以使物体温度升高，例如用力多次来回弯曲铁丝，弯曲点铁丝的温度会明显升高，这是做功增加了物体的内能，使温度上升，所以B不正确。冰化为水时要吸热，内能中的分子动能不变，但分子势能增加，因此内能增加，所以C不正确。水沸腾时要吸热，内能中的分子动能不变但分子势能增加，所以内能增大，D正确。答案：D例题5

分析：解答本题关键是找出滴在水面上的溶液中所含油酸的体积，1cm3的油1酸酒精溶液中所含的油酸体积为200cm3.那么，每1滴油酸酒精溶液中所含的油酸体积为1200：5Ocm3=1X1O-4cm3=1X1O-i0m