高考物理一轮复习 第十四章 热学 第1讲 分子动理论 内能课件1.ppt

第1讲分子动理论内能 知识梳理一 物体是由大量分子组成的1 分子大小 1 分子的体积很小 它直径的数量级是 10 10m 2 油膜法可粗测分子直径 3 分子大小计算有两种模型 一是 球体 二是 立方体 对气体分子用上述模型只能估算出 相邻两分子间平均距离 2 分子质量分子质量很小 一般物质分子质量的数量级为 10 26kg 3 分子数量 1 阿伏加德罗常数 1mol的任何物质都含有相同的粒子数 这个数的测量值na 6 02 1023mol 1 2 阿伏加德罗常数联系宏观和微观的公式na na 不适用于气体 3 分子数量的计算n 1 扩散现象是相互接触的物质彼此进入对方的现象 温度越高 扩散 越快 二 分子的热运动 2 布朗运动 在显微镜下看到悬浮在液体中的 固体颗粒永不停息地做无规则运动 颗粒越小 运动越 明显 温度越高 运动越 激烈 布朗运动不是液体分子的运动 3 布朗运动是分子 无规则运动的宏观表现 三 分子间的相互作用力 1 分子间同时存在着引力和斥力 实际表现出来的是分子引力和斥力的 合力 2 分子力随分子间距离变化的关系 r0表示引力和斥力相等时的分子间距 1 r r0时 f引 f斥 分子力表现为 零 2 r r0时 f引 f斥 分子力表现为 引力 3 r r0时 f引 f斥 分子力表现为 斥力 4 当分子间距离的数量级大于10 9m时 分子力已变得很微弱 可忽略不计 3 引力和斥力都随分子间距离的增大而 减小 随分子间距离的减小而 增大 但斥力的变化比引力的变化 快 分子力随距离变化关系如图所示 1 分子的平均动能 1 物体中所有分子动能的平均值叫做分子热运动的 平均动能 2 温度是分子热运动的 平均动能的标志 四 物体的内能 2 分子势能 1 分子势能存在的原因由于分子间存在着相互 作用力 这样在分子之间就存在着由它们的相对位置所决定的 势能 称为分子势能 2 分子势能的变化a 分子势能的变化和 分子力做功紧密联系在一起 分子力做正功 分子势能 减少 分子力做负功 分子势能 增加 b 分子力做的功与分子间相对位置的变化及分子间的作用力有关 c 分子势能与分子间距离的关系 取r 处为零势能处 当r r0时 分子力为引力 当r增大时 分子力做负功 分子势能增加 当r r0时 分子力为斥力 当r减小时 分子力做负功 分子势能增加 当r r0时 分子势能最小 3 物体的内能 1 定义 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 2 任何物体在任何情况下都具有内能 3 温度和 体积是影响内能的两个因素 1 多选 某气体的摩尔质量为m 摩尔体积为v 密度为 每个分子的质量和体积分别为m和v0 则阿伏加德罗常数na可表示为 a na b na c na d na 答案bc因为m v 所以na 由于气体分子间隙很大 所以v na v0 密度 是气体的密度 不是单个分子的密度 选b c bc 2 关于分子的热运动 以下叙述正确的是 a 布朗运动就是分子的热运动b 热运动是分子的无规则运动 同种物质的分子的热运动激烈程度相同c 气体分子的热运动不一定比液体分子激烈d 物体运动的速率越大 其内部的分子热运动就越激烈 答案c布朗运动是指悬浮在液体中固体小颗粒的运动 其间接反映了分子的热运动 a错误 温度越高 分子无规则运动越激烈 b错 物体宏观运动的速率大小与微观分子的热运动无关 d错 c 3 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 答案b物质是由大量分子组成的 a正确 分子在永不停息地做无规则运动 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 b 深化拓展 考点一与阿伏加德罗常数有关的计算 考点二分子热运动 考点三分子力和分子势能 考点四正确建立微观模型 搭好宏观与微观的桥梁 深化拓展考点一与阿伏加德罗常数有关的计算1 宏观物理量 物质的质量m 体积v 密度 摩尔质量ma 摩尔体积va 2 微观物理量 分子的质量m0 分子体积v0 分子直径d 3 分子的两种理想模型 1 对于固体和液体 可以认为分子是一个个紧密排列在一起的球体 球体模型的体积v d3 2 对于气体 由于分子间距离较大 可以利用立方体模型估算一个气体分子平均 占据 的空间 立方体模型的体积v d3 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 情景素材 教师备用 1 1 2016北京海淀零模 13 利用下列哪一组物理量可以算出二氧化碳的摩尔质量 a 二氧化碳的密度和阿伏加德罗常数b 二氧化碳分子的体积和二氧化碳的密度c 二氧化碳分子的质量和阿伏加德罗常数d 二氧化碳分子的体积和二氧化碳分子的质量 答案c摩尔质量是指 阿伏加德罗常数 个分子的总质量 即m m0 na 故选项c正确 c 1 2已知油酸的摩尔质量为m 密度为 阿伏加德罗常数为na 若用m表示一个油酸分子的质量 用v0表示一个油酸分子的体积 则下列表达式中正确的是 a m b m c v0 d v0 答案b阿伏加德罗常数na是联系宏观世界与微观世界的物理量 对固体和液体而言 摩尔质量与分子质量的关系为na 摩尔体积与分子体积的关系为na 物质的密度 摩尔质量与每个分子体积的关系为 v0 a c d错误 b正确 b 1 3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 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 答案 1 3 1025个 2 4 10 10m 解析 1 水的摩尔体积为vmol m3 mol 1 8 10 5m3 mol水分子总数为n 3 1025 个 2 建立水分子的球体模型 有 d3可得水分子直径 d m 4 10 10m 考点二分子热运动1 分子热运动的特点 永不停息 无规则运动 温度越高 运动越剧烈 2 布朗运动的特点 永不停息 无规则运动 颗粒越小 运动越剧烈 温度越高 运动越剧烈 运动轨迹不确定 3 布朗运动和分子热运动的比较 2 1下列关于布朗运动的说法中正确的是 a 布朗运动就是分子的无规则运动b 布朗运动是组成固体小颗粒的分子无规则运动的反映c 布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映d 观察时间越长 布朗运动就越显著e 阳光从缝隙射入教室 从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动 答案c布朗运动是固体小颗粒的运动 固体小颗粒是由很多分子组成的集体 a错 布朗运动是由液体 或气体 分子对固体小颗粒碰撞的不平衡引起的 布朗运动间接反映了液体 或气体 分子无规则运动 但不能反映自身分子运动的特点 b错 c对 布朗运动显著与否与时间无关 d错 尘埃的运动不是布朗运动 e错 c 2 2 2017北京理综 13 6分 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 c 答案c温度是分子热运动平均动能的标志 故温度越高 分子热运动越剧烈 分子热运动的剧烈程度与机械运动速度大小无关 故选项a错c对 水凝结成冰后 分子热运动依然存在 b项错误 温度升高 分子运动的平均速率增大 但不是每个分子的运动速率都会增大 d项错误 考点三分子力和分子势能 3 1如果将两个分子看成质点 当这两个分子之间的距离为r0时分子力为零 则分子力f及分子势能ep随着分子间距离r的变化而变化的情况是 a 当r r0时 随着r变大 f变小 ep变小b 当r r0时 随着r变大 f变小 ep变大c 当r r0时 随着r变小 f变大 ep变小d 当r r0时 随着r变小 f变大 ep变大 答案d当r r0时 r变大 则分子力f先变大后变小 分子力做负功而分子势能变大 所以a b选项错误 当r r0时 r变小 则分子力f变大 分子力做负功 分子势能变大 所以c选项错误 d选项正确 d 3 2由于分子间存在着分子力 而分子力做功与路径无关 因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能 如图所示为分子势能ep随分子间距离r变化的图像 取r趋近于无穷大时ep为零 通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子力的信息 则下列说法正确的是 a 假设将两个分子从r r2处释放 它们将相互远离b 假设将两个分子从r r2处释放 它们将相互靠近c 假设将两个分子从r r1处释放 它们的加速度先增大后减小d 假设将两个分子从r r1处释放 当r r2时它们的速度最大 答案d将两个分子从r r2处释放 其相互作用的引力和斥力大小相等 方向相反 将静止 a b选项错误 分子由静止释放后 分子的动能跟分子势能的总和保持不变 故分子应向势能减少的方向运动 分子势能最小时分子具有最大动能 故d选项正确 两分子从r r1处释放 加速度减小 当r r2时减为0 故选项c错误 d 考点四正确建立微观模型 搭好宏观与微观的桥梁1 对液体 固体来说 微观模型是 分子紧密排列 将物质的摩尔体积分成na等份 每一等份就是一个分子 在估算分子直径时 设想分子是一个一个紧挨的小球 在估算分子间距离时 设想每一个分子是一个正立方体 正立方体的边长即分子间距离 2 气体分子不是紧密排列的 所以上述模型对气体不适用 但上述模型可以用来估算气体分子间平均距离 4 1已知地球大气层的厚度h远小于地球半径r 空气平均摩尔质量为m 阿伏加德罗常数为na 地面大气压强为p0 重力加速度大小为g 由此可估算得 地球大气层空气分子总数为 空气分子之间的平均距离为 答案 解析可认为地球大气对地球表面的压力是由其重力引起的 即mg p0s p0 4 r2 故大气层的空气总质量m 空气分子总数n na 由于h r 则大气层的总体积v 4 r2h 每个分子所占空间设为一个棱长为a的正方体 则有na3 v 可得分子间的平均距离a 4 2已知大气压强是由于大气的重力而产生的 某学校兴趣小组的同学 通过查资料知道 月球半径r 1 7 106m 月球表面重力加速度g 1 6m s2 为开发月球的需要 设想在月球表面覆盖一层厚度为h的大气 使月球表面附近的大气压达到p0 1 0 105pa 已知大气层厚度h 1 3 103m 比月球半径小得多 月球表面开始没有任何气体 试估算 1 应在月球表面添加的大气层的总质量m 2 月球大气层的分子数 3 分子间的距离 空气的平均摩尔质量m 2 9 10 2kg mol 阿伏加德罗常数na 6 0 1023mol 1 答案 1