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分子动理论内能热力学定律第一页,共五十一页,编辑于2023年,星期五分子动理论的基本观点和实验依据

阿伏加德罗常数

(考纲要求Ⅰ)1.物体是由大量分子组成的 (1)分子很小:

①直径数量级为______m.

②质量数量级为_____________kg. (2)分子数目特别大:

阿伏加德罗常数NA=__________mol-1.10-1010-26~10-276.02×1023第二页,共五十一页,编辑于2023年,星期五2.分子的热运动 (1)布朗运动:

①永不停息、_______运动.

②颗粒越小,运动越_____.

③温度越高,运动越_____.

④运动轨迹不确定,只能用不同时刻的位置连线确定______做无规则运动.

⑤不能直接观察分子的无规则运动,而是用悬浮的____________的无规则运动来反映液体分子的无规则运动. (2)热运动:物体分子永不停息地_______运动,这种运动跟温度_____(选填“有关”或“无关”).无规则明显激烈微粒固体小颗粒无规则有关第三页,共五十一页,编辑于2023年,星期五3.分子间的相互作用力 (1)引力和斥力同时存在,都随分子间距离的增大而_____,随分子间距离的减小而_____,_____比引力变化更快. (2)分子力的特点:

①r=r0时(r0的数量级为10-10m),F引=F斥,分子力F=0;

②r<r0时,F引<F斥,分子力F表现为_____;

③r>r0时,F引>F斥,分子力F表现为_____;

④r>10r0时,F引、F斥迅速减为零,分子力F=__.减小增大斥力引力0斥力第四页,共五十一页,编辑于2023年,星期五(3)分子力随分子间距离的变化图象如图1-1所示.图1-1第五页,共五十一页,编辑于2023年,星期五

判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”.(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. (

)(3)分子间同时存在引力与斥力,分子力是二者合力的表现. (

)答案

(1)×

(2)×

(3)√第六页,共五十一页,编辑于2023年,星期五温度是分子平均动能的标志、内能

(考纲要求Ⅰ)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;热平衡t+273.15分子热运动温度第七页,共五十一页,编辑于2023年,星期五 (3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的_____.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.总和相对位置分子间距离体积第八页,共五十一页,编辑于2023年,星期五5.物体的内能 (1)等于物体中所有分子的热运动_____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_____(选填“有关”或“无关”).动能势能温度体积无关第九页,共五十一页,编辑于2023年,星期五

判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”.(1)温度是分子平均动能的标志. (

)(2)温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义. (

)(3)任何物体都有内能. (

)(4)体积增大分子势能一定增大. (

)(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)×第十页,共五十一页,编辑于2023年,星期五

热力学第一定律

(考纲要求Ⅰ)1.改变物体内能的两种方式 (1)_____;(2)热传递.2.热力学第一定律

(1)内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的_____与外界对它所做的功的和. (2)表达式:ΔU=______.

(3)ΔU=______中正、负号法则:做功热量Q+WQ+W第十一页,共五十一页,编辑于2023年,星期五物理量意义符号WQΔU+外界对物体做功物体_____热量内能_____-物体对外界做功物体_____热量内能_____吸收放出增加减少第十二页,共五十一页,编辑于2023年,星期五能量守恒定律(考纲要求

Ⅰ)1.内容

能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式_____为另一种形式,或者是从一个物体_____到别的物体,在_____或_____的过程中其_____保持不变2.条件性

能量守恒定律是自然界的_________,某一种形式的能是否守恒是有条件的.3.第一类永动机是不可能制成的,它违背了_____________.转化转移总量普遍规律能量守恒定律转化转移第十三页,共五十一页,编辑于2023年,星期五1.以下关于分子动理论的说法中不正确的是 (

). A.物质是由大量分子组成的 B.-2℃时水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动 C.分子势能随分子间距离的增大,可能先减小后增大 D.分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小

解析物质是由大量分子组成的,A正确;分子是永不停息地做无规则运动的,B错误;在分子间距离增大时,如果先是分子斥力做正功,后是分子引力做负功,则分子势能是先减小后增大的,C正确;分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化得快,D正确.

答案

B基础自测第十四页,共五十一页,编辑于2023年,星期五2.关于对内能的理解,下列说法正确的是 (

). A.系统的内能是由系统的状态决定的 B.做功可以改变系统的内能,但是单纯地对系统传热不

能改变系统的内能

C.不计分子之间的分子势能,质量和温度相同的氢气

和氧气具有相同的内能

D.1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能第十五页,共五十一页,编辑于2023年,星期五解析系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量,所以是由系统的状态决定的,A正确;做功和热传递都可以改变系统的内能,B错误;质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同,但它们的物质的量不同,内能不同,C错误;在1g100℃的水变成100℃水蒸气的过程中,分子间距增大,要克服分子间的引力做功,分子势能增大,所以1g100℃水的内能小于1g100℃水蒸气的内能,D正确.答案

AD第十六页,共五十一页,编辑于2023年,星期五3.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.布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动 C.布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相

互作用力

D.观察布朗运动会看到,悬浮的颗粒越小,温度越

高,布朗运动越剧烈第十七页,共五十一页,编辑于2023年,星期五解析布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,小颗粒由许多分子组成,所以布朗运动不是分子的无规则运动,也不是指悬浮颗粒内固体分子的无规则运动,故A、B选项错误.布朗运动虽然是由液体分子与悬浮颗粒间相互作用引起的,但其重要意义是反映了液体分子的无规则运动,而不是反映分子间的相互作用,故C选项错误.观察布朗运动会看到固体颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈.故D选项正确.答案

D第十八页,共五十一页,编辑于2023年,星期五4.有甲、乙两个分子,甲分子固定不动,乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近,直到不再靠近为止,在整个过程中,分子势能的变化情况是 (

). A.不断增大 B.不断减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大

解析分子力做功与分子势能变化的关系和弹簧相似,即分子力做正功分子势能减小,分子力做负功分子势能增大.当乙分子由无穷远处向r0移动时,分子力做正功,分子势能减小;当乙分子由r0向甲分子继续靠近时,要克服分子斥力做功,分子势能增大.所以移动的整个过程,分子势能是先减小后增大,当分子间的距离为r0时,分子势能最小.本题正确选项为D.

答案

D第十九页,共五十一页,编辑于2023年,星期五5.一定质量的理想气体在某一过程中,外界对气体做功7.0×104J,气体内能减少1.3×105J,则此过程(

). A.气体从外界吸收热量2.0×105J B.气体向外界放出热量2.0×105J C.气体从外界吸收热量6.0×104J D.气体向外界放出热量6.0×104J

解析根据热力学第一定律,W+Q=ΔU,所以Q=ΔU-W=-1.3×105J-7.0×104J=-2.0×105J,即气体向外界放出热量2.0×105J.

答案

B第二十页,共五十一页,编辑于2023年,星期五6.设某种物质的摩尔质量为μ,原子间的平均距离为d,已知阿伏加德罗常数为NA,则该物质的密度ρ可表示为(

).答案

AB第二十一页,共五十一页,编辑于2023年,星期五1.分子动能、分子势能和物体的内能热点一分子动理论内能对应“高考题组”见PPT课件,供参考分子动能分子势能内能定义分子无规则运动的动能(即热运动)分子间有作用力,由分子间相对位置决定的势能物体中所有分子的热运动的动能和分子势能的总和第二十二页,共五十一页,编辑于2023年,星期五影响因素微观分子运动的快慢分子相对位置,分子力分子动能与分子势能之和宏观温度体积温度、体积、物质的量改变方式升高或降低温度增大或减小体积做功和热传递(二者本质不一样)第二十三页,共五十一页,编辑于2023年,星期五2.巧用图象理解分子力与分子势能 (1)分子间同时存在引力和斥力,斥力随分子间距离变化比引力快,分子力随分子间距离变化的关系如图1-2甲所示,当分子间距离的数量级大于10-9m时,分子间的作用力可忽略不计.图1-2第二十四页,共五十一页,编辑于2023年,星期五 (2)分子势能与分子间距离的关系如图1-2乙所示,当分子间距离r=r0时,分子力为0,分子势能最小.3.改变内能的方式第二十五页,共五十一页,编辑于2023年,星期五【典例1】(2013·课标Ⅰ,33(1))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第二十六页,共五十一页,编辑于2023年,星期五解析分子力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.答案

BCE第二十七页,共五十一页,编辑于2023年,星期五(1)判断分子势能变化的两种方法方法一:根据分子力做功判断: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:利用分子势能与分子间距离的关系图线判断.如图1-3所示.图1-3第二十八页,共五十一页,编辑于2023年,星期五(2)分析物体的内能问题应当明确以下几点①内能是对物体的大量分子而言的,不存在某个分子内能的说法.②决定内能大小的因素为温度、体积、分子数,还与物态有关系.③通过做功或热传递可以改变物体的内能.④温度是分子平均动能的标志,相同温度的任何物体,分子的平均动能相同.第二十九页,共五十一页,编辑于2023年,星期五【跟踪短训】1.对于一定质量的N2在不同物态下的内能,气态的N2可视为理想的气体,下列说法中正确的是 (

). A.固态的N2熔化为同温度的液态N2时内能增大 B.固态的N2熔化为同温度的液态N2时,由于分子力做

负功将分子动能转化为分子势能,即其内能保持不变 C.液态N2汽化为同温度的气体时内能增大 D.气态的N2温度升高时内能因所有分子动能增大而增大第三十页,共五十一页,编辑于2023年,星期五解析固态的N2熔化为同温度的液态N2时因需要吸收热量其内能增大,A正确,B错误;液态N2汽化为同温度的气体时,因为分子的平均动能只与物体的温度有关,所以N2的分子平均动能不变,而分子势能增大,即内能增大,C正确;气态的N2温度升高时,分子的平均动能增大,但并不是所有分子的动能都增大,D错误.答案

AC第三十一页,共五十一页,编辑于2023年,星期五2.[2013·福建理综,29(1)]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 (

).第三十二页,共五十一页,编辑于2023年,星期五解析分子间作用力f的特点是:r<r0时f为斥力,r=r0时f=0,r>r0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.答案

B第三十三页,共五十一页,编辑于2023年,星期五1.热学问题中三个重要的名词 (1)宏观量:物质的体积V、摩尔体积Vmol、物质的质量M、摩尔质量Mmol、物质的密度ρ. (2)微观量:分子的体积V0、分子的直径d、分子的质量m. (3)阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,是联系宏观世界和微观世界的桥梁.2.两种模型热点二微观量的估算第三十四页,共五十一页,编辑于2023年,星期五第三十五页,共五十一页,编辑于2023年,星期五【典例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ρ=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.第三十六页,共五十一页,编辑于2023年,星期五答案

(1)3×1025个(2)4×10-10m第三十七页,共五十一页,编辑于2023年,星期五阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁第三十八页,共五十一页,编辑于2023年,星期五【跟踪短训】3.一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸,滴在液面上扩散后形成的最大面积为S.已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,下列表达式中正确的有 (

).第三十九页,共五十一页,编辑于2023年,星期五答案

BC第四十页,共五十一页,编辑于2023年,星期五4.已知铜的摩尔质量为M(kg/mol),铜的密度为ρ(kg/m3),阿伏加德罗常数为NA(mol-1).下列判断错误的是(

).第四十一页,共五十一页,编辑于2023年,星期五答案

B第四十二页,共五十一页,编辑于2023年,星期五对热力学第一定律的理解(1)热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的,而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系,即ΔU=Q+W.(2)几种特殊情况①若过程是绝热的,则Q=0,W=ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的增加量.②若过程中不做功,即W=0,则Q=ΔU,物体吸收的热量等于物体内能的增加量.③若过程的始末状态物体的内能不变,即ΔU=0,则W+Q=0或W=-Q.外界对物体做的功等于物体放出的热量.热点三热力学定律的理解与应用第四十三页,共五十一页,编辑于2023年,星期五【典例3】如图1-4所示,水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分,隔板可在气缸内无摩擦滑动,右侧气体内有一电热丝.气缸壁和隔板均绝热.初始时隔板静止,左右两边气体温度相等.现给电热丝提供一微弱电流,通电一段时间后切断电源.当缸内气体再次达到平衡时,与初始状态相比 (

).图1-4 A.右边气体温度升高,左边气体温度不变 B.左右两边气体温度都升高第四十四页,共五十一页,编辑于2023年,星期五C.左边气体压强增大D.右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量答案

BC第四十五页,共五十一页,编辑于2023年,星期五应用热力学第一定律应注意热力学第一定律反映功、热量与内能改变量之间的定量关系:ΔU=W+Q,使用时注意

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