[高二理化生]分子动理论 能量守恒气体p、v、t关系

分子动理论,能量守恒,气体P、V、T关系,大量分子组成,无规则运动,相互作用力,扩散现象,布朗运动,分子动能,温度,分子势能,体积,内能,改变物体内能的方式,做功,热传递,热力学第一定律,能量转化和守恒,热力学第二定律,热力学第三定律,物体,分子动理论：,一、物质是由大量分子组成的；,二、分子在永不停息的做无规则运动；,三、分子之间存在着相互作用的引力和斥力。,1、物质是由大量分子组成的；,一、分子动理论,10-10m,（1）分子直径大小数量级是：,（2）油膜法测分子直径：,油膜厚度即分子直径：,分子有多大？如何测量？,例题：将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的溶液，已知1cm3溶液有50滴将一滴溶液滴在水面上，由于酒精溶于水，而油酸不溶于水油酸在水面上形成一单分子薄层，测得薄层面积为0.2 m2由此可估算出油酸分子的直径为_m,d=,=510-10m,固体、液体,小球模型,气体,立方体模型,分子模型,小球模型：在计算固、液体分子大小时，作为一个近似的物理模型，可把分子看成是一小球.则：,立方体模型：对气体可以把分子当作是一个小立方体，这个小立方体的边长可以看作相当于分子间的平均距离.即,（以上两式中d表示分子的直径，V表示固液体分子的体积或气体分子所占的空间体积.）,（3）阿伏加德罗常数：,1mol任何物质都含有NA个粒子。,NA=6.021023mol-1,相关计算：,计算分子质量：,计算分子体积：,计算分子数：,分子质量数量级为10-26kg,仅适用于固体、液体,若是气体，V0表示一个分子所占的空间体积,能计算气体分子的平均间距,不适用于求气体分子的体积.,例题：水的分子量是18，水的密度=1.0103kg/m3,阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1，则：,（1）水的摩尔质量为多少？,（2）水的摩尔体积为多少？,（3）一个水分子的质量为多少？,（4）一个水分子的体积为多少？,（5）若水分子为球体则直径为多少？,解：水分子的质量为 水分子的体积为,2、1克水中含有的水分子个数为 （ ） A、6.021023 B、3.011023 C、6.021022 D、3.341022,1、下列哪一组已知数据中能求出阿伏加德罗常数 （ ） A、物质分子的质量和体积 B、物体的质量和它的摩尔质量 C、物体的质量、密度和它的分子体积 D、物体的摩尔体积、密度及其分子质量,D,D,随堂练习,3.已知阿伏加德罗常数为NA，铜的摩尔质量为M，密度为，则 （ ） A1m3铜原子含原子数目为NA/M B1个铜原子质量是M /NA C1个铜原子的体积是M/NA D1kg铜所含原子的数目是NA,ABC,随堂练习,4.只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子的平均距离 （ ） A阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量 B阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度 C阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和体积 D该气体的密度、体积和摩尔质量,B,随堂练习,5.下列数据能求出阿伏加德罗常数的是（）A.水的密度和水的摩尔质量B.水的摩尔质量和水分子的体积C.水分子的体积和水分子的质量D.水分子的质量和水的摩尔质量,D,6.(2004年浙江高考)若以表示水的摩尔质量，表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，为表示在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式 NA =/m =/NA m = /NA = /NA 其中A和都是正确的；B和都是正确的；C和都是正确的；D和都是正确的。,答案：B,随堂练习,2、分子在永不停息的做无规则热运动；,（1）扩散现象,（2）布朗运动,温度越高分子热运动越剧烈,固体、液体、气体均能发生扩散,温度越高扩散现象越显著,悬浮颗粒越小，布朗运动越明显,液体温度越高，布朗运动越明显,谁的运动？,与哪些因素有关？,运动原因？,反映了什么？,3）布朗运动的特点：,a永不停息；,b无规则；,c颗粒越小，运动越剧烈；,d温度越高，运动越剧烈。,1）布朗运动本身不是分子的无规则运动,悬浮微粒的运动,很多分子组成,但布朗运动反映了液体分子不停的做无规则运动,2）布朗运动产生的原因：,液体分子的不平衡撞击,例题：关于布朗运动下列说法中正确的是： （ ）A、布朗运动指的是液体分子的无规则热运动B、布朗运动指的是固体颗粒分子的无规则运动C、布朗运动说明了液体分子的永不停息的无规则运动D、布朗运动只能在液体中进行,C,例3：关于布朗运动的下列叙述中正确的是( )A花粉微粒的无规则运动也就是分子的无规则 运动B温度越低，花粉的运动越剧烈C花粉微粒越大，同一瞬间受到越多分子的撞 击，不规则运动就越剧烈D花粉微粒的无规则运动， 反映了液体分子的无规则运动,D,例4：右图中关于布朗运动的实验，下列说法正确的是 （ ）A、图中记录的是分子的无规则运动的情况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， 布朗运动越激烈,D,3、分子之间存在相互作用力,（1）分子之间同时存在引力的斥力,（2）分子之间的作用力的变化规律,当r= r0时，F引= F斥，F=0；,当r r0时，F引 F斥，F为斥力；,当r 10r0时（ 10-9 m ），F0。,当r r0时，F引 F斥，F为引力；,4、分子势能（类比弹簧）,斥力比引力变化得快,D,例题： 通常情况下的固体在拉力的作用下发生拉伸形变时，关于分子间的作用力的变化，下列说法正确的是 （ ）A分子间的斥力增大，引力减小，分子力为斥力B分子间的引力增大，斥力减小，分子力为引力C分子间的引力和斥力都增大，但斥力比引力增 加得快，分子力为斥力D分子间的引力和斥力都减小，但斥力比引力减 小得快，分子力为引力,当两个分子之间距离为ro时，正好处于平衡状态，下面关于分子间相互作用的引力和斥力的各种说法中正确的是 ( )A、F引和F斥是同时存在的；B、分子之间的距离越小， F引越小， F斥越大；C、破镜不能重圆，是由于分子间存在斥力；D、当分子间距离等于2ro 时， 它们之间既有引力又有斥力， 而且引力大于斥力。,AD,（四川卷）14.下列现象中不能说明分子间存在分子力的是A两铅块能被压合在一起B钢绳不易被拉断C水不容易被压缩 D空气容易被压缩,D,例题： 下面的叙述正确的是 （ ）A分子之间既有引力作用，又有斥力作用B当分子之间距离增大时，分子间的引力 和斥力都减小C气体分子平均动能越大，其压强一定越大D温度相同时，分子质量不同的两种气体， 其分子平均动能一定相同,ABD,二、物体的内能,1、分子动能,2、分子势能,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。,分子势能不一定随体积的增大而增大，判断分子势能如何变化，关键是判断分子力是做正功，还是做负功；或根据物态变化的吸放热来判断。,3、物体内能,物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。,物体的内能与机械能无关,物体的内能在微观上决定于分子数目、分子动能和分子势能；在宏观上决定于物质的量、温度和体积。,例:温度都是0的10克冰和10克水比较， （ ）A由于水是液体易流动，所以水中分子的平均动能比冰中的大；B质量相同，温度相同，内能也相同；C由于温度相同，所以冰和水中每一个分子动能都相等；D水的内能比冰大。,D,B,以下说法正确的是 ( )A、高温物体一定比低温物体内能多；B、一定质量的0水结成0冰，内能一定减小 ；C、物体的温度升高（不考虑热胀冷缩），内能一定减小；D、物体在粗糙的水平面上作减速运动时，机械能减小，内能也减小。,4、改变内能的两种方式,做功,热传递: 从高温到低温(自发的),做功和热传递都能改变物体的内能。 也就是说，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的： 做功是其他能和内能之间的转化， 功是内能转化的量度； 而热传递是内能间的转移，热量是内能转移的量度。,5、 热力学第一定律：,内容：物体内能的增加量U等于物体吸收 的热量Q和外界对物体做功W之和。,表达式：,符号法则：,内能增加： U0，“”；,内能减少： U0，“”；,外界对物体做功： W0，“”；,物体对外界做功： W0，“”；,吸热：Q 0，“”；,放热： Q 0 ，“”。,UW+Q,讨论：什么是等温？等容？绝热？,例题：关于物体内能的改变,下列说法中正确的是 （ ） A.能够改变物体内能的物理过程有两种: 做功和热传递 B.物体吸收热量,它的内能一定增加 C.物体放出热量,它的内能一定减少 D.外界对物体做功,物体的内能不一定增加,例题：气缸中的中的气体膨胀，推动活塞向外运动，若气体对活塞做功6104J，气体内能减少8104J，则气体 热 J。,UW+Q,8104J,6104J,Q2104J,放,2104,AD,例题：气缸中的气体从外界吸收了4.2103J 的热量，同时气体推动活塞对外界做了2.2103J的功，那么气体的内能（ ） A.增加2.0103J B.减少2.0103J C.增加6.4103J D.减少6.4103J,A,以下说法正确的是 ( )A、将物体的内能转化为内能，必须通过做功的过程来实现；B、热量总是从内能多的物体传给内能少的物体 ；C、物体吸收热量，对外做功，内能一定减小；D、一定质量的气体吸收热量， 而保持体积不变，内能一定增加。,D,6.热力学第二定律,热传导的方向性。热量会自发地从高温物体传给低温物体，但是向相反的方向却不能自发地进行。第二类永动机不可能制成。我们把没有冷凝器，只有单一热源，从单一热源吸收热量全部用来做功，而不引起其它变化的热机称为第二类永动机。这表明机械能和内能的转化过程具有方向性：机械能可以全部转化成内能，内能却不能全部转化成机械能。,热力学第二定律。表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化（按热传导的方向性表述）。不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化（按机械能和内能转化过程的方向性表述）。,第二类永动机是不可能制成的。热力学第二定律使人们认识到：自然界种进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。它揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律。,能量耗散。自然界的能量是守恒的，但是有的能量便于利用，有些能量不便于利用。很多事例证明，我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做能量的耗散。它从能量转化的角度反映出自然界中的宏观现象具有方向性。8、热力学第三定律：热力学绝对零度不可能达到。T=t+273.15(K),三、能量守恒定律：,能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移的过程中其总量不变。,内容：,第一类永动机：违反了能量守恒定律（热一律）,第二类永动机：不违反能量守恒定律，但违背了 机械能和内能转化过程的方向性。 （热二律）,例1：下列说法中正确的是 ( )A物体甲自发传递热量给物体乙，说明甲物体的内能一定比乙物体的内能大物体的温度越高，其分子的平均动能越大因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能发生的物体内能增加，一定是物体从外界吸收了热量,B,能量守恒,热力学第二,例2：第一类永动机违背了 定律；第二类永动机违背了 定律。,四、温度、体积、压强之间的关系：,（1）微观解释,1气体分子运动的特点是：, 气体分子间的作用力可忽略不计；, 气体无一定的体积和形状；,气体分子向各个方向运动的数目相等。,用分子动理论解释气体压强的产生 （气体压强的微观意义）。,压强（P）：,（1）含义：气体对于容器器壁的压强,（2）产生：大量气体分子频繁地碰撞器壁产生的。,（3）压强大小：,a、在微观上与分子的密集程度及运动的剧烈程度有关。,b、在宏观上与气体的体积、摩尔数及温度有关。,（4）单位：帕斯卡（Pa）,器壁单位面积上受到的气体的压力,气体体积等于容器的体积，,表示气体分子运动的剧烈程度，是分子平均动能的标志。,温度（T）：,体积（V）：,气体的体积、压强、温度的关系,玻意耳定律,1、内容：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。,2、公式：pV=常数 或p1V1=p2V2,3.条件:一定质量气体且温度不变,4、适用范围：温度不太低，压强不太大,气体的等温变化,V,1,2,3,0,1,2,3,4,实验,等温线,1/V,1,2,3,0,0.2,0.4,0.6,0.8,实验,等温线,等温线,气体的等容变化,1等容过程：气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程叫做等容过程,2查理定律：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比（ p T ） ,可写成 或,3.适用条件：一定质量理想气体， 体积不变.,查理定律,等容线,气体的等压变化,1等压过程：气体在压强不变的情况下发生的状态变化过程叫做等压过程,2盖吕萨克定律：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度成正比（ V T ）.,可写成 或,盖吕萨克定律,3.适用条件：一定质量理想气体， 压强不变.,等压线,三大气体实验定律内容,公式： pV =C,2、査理定律：,公式：,1、玻意耳定律：,3、盖-吕萨克定律：,公式：,理想气体的状态方程,1、内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。,2、公式：,或,3、使用条件:,一定质量的某种理想气体.,注：恒量C由理想气体的质量和种类决定，即