2020届高考物理总复习热学1分子动理论内能课件新人教版选修3.pptx

选修3-3 热 学 第1讲 分子动理论 内能,【秒判正误】 (1)在阳光照射下，看到尘埃飞舞，这是尘埃在做布 朗运动。 ( ) (2)布朗运动是固体分子的无规则运动。 ( ) (3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减 小。 ( ),(4)当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离 的增大而增大。 ( ) (5)分子平均速率相同的物体，它们的温度一定相同。 ( ) (6)内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。 ( ),考点1 微观量估算的两种建模方式 【典题突破】 【典例1】(2017江苏高考)科学家可以运用无规则 运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示，某种蛋 白的摩尔质量为 66 kg/mol，其分子可视为半径为 310-9 m的球，已知阿伏伽德罗常数为6.0,1023 mol-1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字),【解题思维】 1.题型特征：建立球形分子模型估算分子体积 2.题型解码： (1)建立球形分子模型。 (2)结合阿伏伽德罗常数进行估算。,【解析】解法一：摩尔体积V= r3NA 由= ，解得= 代入数据得=1103 kg/m3 解法二：摩尔体积V=(2r)3NA，由= 得= ， 解得=5102 kg/m3。 答案：1103 kg/m3或5102 kg/m3,【触类旁通1】 某固体物质的摩尔质量为M，密度为，阿伏伽德罗常数为NA，则每个分子的质量和体积V内所含的分子数以及分子直径分别是 ( ),【解析】选D。阿伏伽德罗常数= ，故每 个分子的质量是 ；摩尔质量=密度摩尔体积，故 摩尔体积为：VM= ，每个分子的体积：V0= 体积V内所含的分子数：n= 分子的体积： V0= R3= ，所以分子的直径：D= ，故A、 B、C项错误，D项正确。,【触类旁通2】据环保部门测定，在北京地区沙尘暴严 重时，最大风速达到12 m/s，同时大量的微粒在空中 悬浮。沙尘暴使空气中的悬浮微粒的最高浓度达到 5.810-6kg/m3，悬浮微粒的密度为2.0103 kg/m3， 其中悬浮微粒的直径小于10-7m的称为“可吸入颗粒 物”，对人体的危害最大。北京地区出现上述沙尘暴,时，设悬浮微粒中总体积的 为可吸入颗粒物，并认 为所有可吸入颗粒物的平均直径为5.010-8 m，求 1.0 cm3的空气中所含可吸入颗粒物的数量是多少？ (计算时可把吸入颗粒物视为球形，计算结果保留一 位有效数字),【解析】沙尘暴天气时，1 m3的空气中所含悬浮微粒的总体积为： V= =2.910-9 m3 那么1 m3中所含的可吸入颗粒物的体积为： V= m3=5.810-11m3,又因为每一个可吸入颗粒的体积为： V0= d36.5410-23m3 所以1 m3中所含的可吸入颗粒物的数量： n= 8.91011个 故1 cm3中的空气所含可吸入颗粒物的数量为： n=n10-6=9105个 答案：9105个,【提分秘籍】 1.分子的两种模型：,(1)球体模型直径d= 。(常用于固体和液体) (2)立方体模型边长d= 。(常用于气体) 对于气体分子，d= 的值并非气体分子的大小，而 是两个相邻的气体分子之间的平均距离。,2.微观量和宏观量的桥梁阿伏伽德罗常数： (1)一个分子的质量：m0= ； (2)一个分子的体积：V0= ，对于气体，分子 间的距离比较大，V0表示气体分子占据的空间，而不 是每个分子的体积； (3)物质含有的分子数：n= NA= NA。,【加固训练】 (多选)若以表示某种气体的摩尔质量，V表示在标准 状态下该气体的摩尔体积，为在标准状态下该气体 的密度，NA为阿伏伽德罗常数，m表示每个气体分子的 质量，表示每个气体分子的体积，下面四个关系式 正确的是 ( ),A.NA= B.= C.m= D.=,【解析】选A、C。V表示在标准状态下该气体的摩尔体 积，为在标准状态下该气体的密度，则V表示摩尔 质量，可知NA= ，故A项正确；密度等于摩尔质量与 摩尔体积的比值，即= ，气体分子的体积 ，故B项错误，D项错误；分子质量等于摩尔质量与 阿伏伽德罗常数的比值，即m= ，故C项正确。,考点2 分子热运动 【典题突破】 【典例2】(多选)(2017海南高考)关于布朗运动，下列说法正确的是 ( ) A.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动 B.液体温度越高，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈,C.在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸，都会发生布朗运动 D.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子永不停息地做无规则运动 E.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的,【解题思维】 1.题型特征：概念剖析。 2.题型解码：了解布朗运动的特点。,【解析】选A、B、E。布朗运动是液体中悬浮微粒的无 规则运动，故A项正确；液体温度越高，分子热运动越 剧烈，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈，故B项正 确；悬浮颗粒越大，惯性越大，碰撞时受到冲力越平 衡，所以大颗粒不做布朗运动，故C项错误；布朗运动,是悬浮在液体中颗粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，故D项错误；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，故E项正确。,【触类旁通1】(多选)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】选A、C、D。扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，故A项正确；扩散现象是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，故B项错误、C项正确、E项错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D项正确。,【触类旁通2】甲和乙图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知：若水温相同，_(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，_(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈。,【解析】若水温相同，颗粒越小，布朗运动越明显，故甲中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，则乙中水分子的热运动较剧烈。 答案：甲 乙,【提分秘籍】 扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较,【加固训练】 (2017北京高考)以下关于热运动的说法正确的 是 ( ) A.水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B.水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C.水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D.水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大,【解析】选C。一切物质分子都在不停地做无规则的热运动，B选项错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子热运动越剧烈，与物体的宏观速度无关，A选项错误，C选项正确；温度升高时，分子的平均速率增大，但不是每一个分子的运动速率都增大，D选项错误。,考点3 分子力、分子势能与分子间距离的关系 【典题突破】 【典例3】(2018南昌模拟)如图所示，甲分子固定在 坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作 用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F0为斥 力，F0为引力。 A、B、C、D为x轴上四个特定的位 置，现把乙分子从A处由静止释放，选项中四个图分别,表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子 间距离的关系，其中大致正确的是 世纪金榜导学 号( ),【解题思维】 1.题型特征：分子力、分子势能与分子间距的关系。 2.题型解码： (1)分子力做正功，分子势能减小。 (2)分子力做负功，分子势能增大。,【解析】选B。乙分子的运动方向始终不变，故A项错 误；加速度与力的大小成正比，方向与力相同，在C 点，乙的分子加速度等于0，故B项正确；乙分子从A处 由静止释放，分子力先是引力后是斥力，分子力先做 正功，后做负功，则分子势能先减小后增大，在C点， 分子势能最小。从C图中可知，在A点静止释放乙分子 时，分子势能为负，动能为0，乙分子的总能量为负，,在以后的运动过程中乙分子的总能量不可能为正，而动能不可能小于0，则分子势能不可能大于0，所以C图中不可能出现横轴上方那一部分，故C项错误；分子动能不可能为负值，故D项错误。,【触类旁通1】(多选)如图所示，纵坐标F表示两个分子间引力或斥力的大小，横坐标r表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间分子引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是 ( ),A.ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10-15m B.当两个分子间距离大于e点的横坐标时，则分子力的合力表现为引力 C.分子间引力、斥力及引力和斥力的合力均随二者间距离增大而减小,D.当两个分子间距离大于e点的横坐标时，在分子力的作用下，随两个分子间距离增大，它们的分子势能增大 E.两个分子间距离等于e点的横坐标时，它们的分子势能最小,【解析】选B、D、E。分子间同时存在引力和斥力，并 且二者都随着距离的增大而减小，但斥力减小的快， 所以ab为引力曲线，cd为斥力曲线；分子引力与分子 斥力相等时，分子之间的距离等于分子大小，所以e点 横坐标的数量级为10-10m，故A项错误；若两个分子间 距离大于e点的横坐标，根据分子力的特点可知，分子 间作用力的合力表现为引力，故B项正确；分子间同时,存在引力和斥力，并且二者都随着距离的增大而减 小，但引力和斥力的合力均随二者间距离，先减小， 再增大，最后又减小，故C项错误；当两个分子间距离 大于e点的横坐标时，分子力表现为引力，两个分子间 距离越来越大时，需要克服分子引力做功，分子势能 就越来越大，故D项正确；当分子间的距离小于e点,的横坐标时，当距离增大时，分子力做正功，分子势能减小；结合D可知，在两个分子间距离等于e点的横坐标时，它们的分子势能最小，故E项正确。,【触类旁通2】(多选)分子力比重力、引力等要复杂得多，分子势能跟分子间的距离的关系也比较复杂。图示为分子势能与分子间距离的关系图象，用r0表示分子引力与分子斥力平衡时的分子间距，设r时，Ep=0，则下列说法正确的是 ( ),A.当r=r0时，分子力为零，Ep=0 B.当r=r0时，分子力为零，Ep为最小 C.当r0r10r0时，Ep随着r的增大而增大 D.当r0r10r0时，Ep随着r的增大而减小 E.当rr0时，Ep随着r的减小而增大,【解析】选B、C、E。由Ep-r图象可知，r=r0时，Ep最小，再结合F-r图象知此时分子力为0，故A项错误，故B项正确；结合F-r图象可知，在r0r10r0内分子力表现为引力，在间距增大过程中，分子引力做负功分子势能增大，故C项正确，D项错误；结合F-r图象可知，在rr0时分子力表现为斥力，在间距减小过程中，分子斥力做负功，分子势能增大，故E项正确。,【提分秘籍】 分子力与分子势能随分子间距的关系,【加固训练】 (多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0。相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是 ( ),A.在rr0阶段，F做正功，分子动能 增加，势能减小 B.在rr0阶段，F做负功，分子动能 减小，势能也减小 C.在r=r0时，分子势能最小，动能最大 D.在r=r0时，分子势能为零 E.分子动能和势能之和在整个过程中不变,【解析】选A、C、E。由Ep-r图可知：在rr0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故A项正确；在rr0阶段，当r减小时F做负功，分子势能增加，分子动能减小，故B项错误；在r=r0时，分子势能最小，但不为零，动能最大，故C项正确，D项错误；在整个相互接近的过程中，分子动能和势能之和保持不变，故E项正确。,考点4 物体的内能 【典题突破】 【典例4】(2018全国卷)对于实际的气体，下列说法正确的是 ( ) A.气体的内能包括气体分子的重力势能,B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能 C.气体的内能包括气体整体运动的动能 D.气体的体积变化时，其内能可能不变 E.气体的内能包括气体分子热运动的动能 【解题思维】 1.题型特征：概念剖析。 2.题型解码：内能的组成及影响因素。,【解析】选B、D、E。实际气体的内能包括分子之间相互作用的势能和分子热运动的动能，与整体的重力势能和动能均无关。改变气体内能的方式有做功和热传递。,【触类旁通1】 (多选)关于物体的内能，下列说法正 确的是 ( ) A.相同质量的两种物质，升高相同的温度，内能的增 量一定相同 B.物体的内能改变时温度不一定改变 C.内能与物体的温度有关，所以0的物体内能为零 D.分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能 E.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体,【解析】选B、D、E。质量相同，但物体的物质的量不 一定相同；故升高相同的温度时，内能的增量不一定 相同，故A项错误；物体的内能取决于物体的温度、体 积以及物态等，物体的内能改变时温度不一定改变， 所以晶体熔化的过程中内能增大而温度不变，故B项正 确；一切物体在任何温度下都具有内能，所以0的物 体仍然有内能，故C项错误；物体的内能取决于物体的,温度、体积以及物态等，所以分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能，故D项正确；同理可得，内能小的物体的温度可以比内能大的物体的温度高，所以内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体，故E项正确。,【触类旁通2】 (多选)关于物体的内能，下列叙述中正确的是 ( ) A.温度高的物体比温度低的物体内能大 B.物体的内能不可能为零 C.内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同 D.内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 E.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关,【解析】选B、D、E。温度高低反映分子平均动能的大 小，但由于物体不同，分子数目不同，所处状态不 同，无法反映内能的大小，故A项错误；由于分子都在 做无规则运动，因此，任何物体内能不可能为零，故B 项正确；内能相同的物体，它们的分子平均动能不一 定相同，故C项错误；内能不同的两个物体，它们的温,度可以相同，即它们的分子平均动能可以相同，故D项正确；物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关，故E项正确。,【提分秘籍】 1.内能和机械能的区别：,2.分析物体的内能问题的四点提醒： (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。,【加固训练】 (多选)关于气体的内能，下列说法正确的是 ( ) A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同 B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大 C.气体被压缩时，内能可能不变,D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关 E.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加,【解析】选C、D、E。质量和温度都相同的气体，内能 不一定相同，还和气体的种类有关，故A项错误；物体 的内能与温度、体积有关，与物体宏观整体运动的机 械能无关，所以整体运动速度越大，其内能不一定越 大，故B项错误；气体被压缩时，外界对气体做功 W0，如果向外界放热Q0，根据热力学第一定律，,U=W+Q，可能U=0内能不变，故C项正确；理想气体分子间无分子势能，理想气体的内能只与温度有关，故D项正确；一定量的某种理想气体等压膨胀过程中，体积与热力学温度成正比，温度升高，内能增加，故E项正确。,考点5 实验：用油膜法估测分子的大小 【典题突破】 【典例5】(2018长沙模拟)在“油膜法估测分子大小”的实验中，某同学用滴管吸取体积浓度为的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入量筒，记下体积为V的油酸酒精溶液的滴数为N。之后的操作步骤如下：,A.将带有方格的玻璃板放在浅盘上，待油酸薄膜的形状稳定后，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上 B.将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取体积浓度为的油酸酒精溶液，从低处向水面中央滴入一滴,C.根据方格数目，估算出油酸薄膜的面积为S 以上操作步骤正确的顺序是_(填序号)。计算油酸分子直径的表达式为_。,【解题思维】 1.题型特征：实验操作、数据处理。 2.题型解码：熟悉油膜法估测分子直径的实验操作步骤、数据处理及误差分析。,【解析】 “油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤 为：配制酒精油酸溶液(教师完成，记下配制比例) 测定一滴酒精油酸溶液的体积 准备浅水盘形成 油膜描绘油膜边缘测量油膜面积计算分子直 径；故以上操作步骤正确的顺序是B、A、C；,计算步骤：先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积=一 滴酒精油酸溶液的体积配制比例。得：V0= ，再 计算油膜面积S，最后计算分子直径为：d= 。 答案：B、A、C d=,【触类旁通1】在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，为了减少测量的误差，下列方法可行的是 ( ) A.配置浓度较高的油酸酒精溶液 B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些,C.先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴4滴在水面上 D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形,【解析】选B。配置的油酸酒精溶液浓度不能太高，浓 度太高不能形成单分子油膜层，故A项错误；向水面滴 油酸酒精溶液时，针尖应竖直、靠近水面，如果离水 面太高，可能无法形成油膜，最好在1 cm左右，故B项 正确；先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸 酒精溶液滴1滴在水面上，只能滴一滴，故C项错误；,只要是单分子层油膜即可，对油膜形状没有要求，故D项错误。,【触类旁通2】某同学在实验室做“用油膜法估测分子 直径大小”的实验中，已知油酸酒精溶液的浓度为每 104 mL溶液中有纯油酸6 mL。用注射器抽得上述溶液 2 mL，现缓慢地滴出1 mL溶液，共有溶液滴数为 50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘中，在刻有小正 方形坐标的玻璃板上描出油膜的轮廓如图所示，坐标 中小正方形方格的边长为20 mm。试问：,(1)这种估测方法是将每个分子视为_模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的_。,(2)图中油酸膜面积是_ mm2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是_ mL；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_m。(最后一空保留1位有效数字),【解析】(1)这种估测方法是将每个分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的直径。,(2)油膜的面积可从方格纸上得到，所围成的方格中， 面积超过一半按一半算，小于一半的舍去，图中共有 56个方格，故油膜面积为：S=5620 mm20 mm= 22 400 mm2； 每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是：V= 10-3 L L=1.210-8L=1.210-5 mL；油酸分子 的直径：d= m=510-10m。,答案：(1)球体 单分子 直径 (2)22 400 1.210-5