高中物理 第七章 分子动理论章末总结课件 新人教版选修33.ppt

第七章 章末总结 内容索引 知识网络 题型探究 达标检测 知识网络 分子动理论 分子动理论的基本观点 物体是由大量分子组成的 分子的大小 油膜法测定分子直径d 数量级 阿伏加德罗常数 直径 质量 一般为10 26kg na 分子永不停息地做无规则运动 实验依据 运动特点 永不停息且 温度越高 运动越 10 10m 6 02 1023mol 1 扩散现象 布朗运动 无规则 激烈 分子动理论 分子动理论的基本观点 分子间存在着相互作用力 和 同时存在 分子力指引力和斥力的合力r r0时 f引 f斥 分子力为 rr0时 f引 f斥 分子力表现为 r 10r0时 分子力几乎为零 可以忽略 引力 引力 零 斥力 斥力 分子动理论 温度和温标 热平衡的特点 一切达到热平衡的系统都具有相同的 热力学温度与摄氏温度的关系 t 物体的内能 分子平均动能 由 决定分子势能 由分子间 决定 物体内能 所有分子的热运动 和分子 的总和决定因素 物质的量 t 273 15k 温度 相互位置 动能 势能 温度 体积 温度 题型探究 一 阿伏加德罗常数的相关计算 阿伏加德罗常数na是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁 若物质的摩尔质量记为m 摩尔体积记为v 则有 例1一个房间的地面面积是15m2 房间高3m 已知标准状况下 空气的平均摩尔质量是2 9 10 2kg mol 通常用空气湿度表示空气中含有的水蒸气的情况 若房间内所有水蒸气凝结成水后的体积为103cm3 已知水的密度为 1 0 103kg m3 水的摩尔质量mmol 1 8 10 2kg mol 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 求 结果均保留两位有效数字 1 房间内空气的质量为 kg 58 解析 答案 解析将房间内状态看成标准状况 此时每摩尔空气占有体积22 4l 所以房间内空气的质量为 m n1m 2 103 2 9 10 2kg 58kg即房间内空气质量为58kg 2 房间中有 个水分子 3 3 1025 解析 答案 所以房间内水分子个数为 即房间内水分子的个数为3 3 1025个 3 估算一个水分子的直径为 m 3 9 10 10 解析 答案 解析建立水分子的球形模型可知 即一个水分子的直径约为3 9 10 10m 二 实验 用油膜法估测分子的大小 用油膜法估测分子的大小的实验原理是 把一滴酒精稀释过的油酸溶液滴在水面上 酒精溶于水或挥发 在水面上形成一层油酸薄膜 薄膜可认为是单分子层膜 如图1所示 将水面上形成的油膜形状画到坐标纸上 计算出油膜的面积 根据纯油酸的体积v和油膜的面积s 计算出油膜的厚度d 即油酸分子的直径 图1 例2在 用油膜法估测分子的大小 实验中 有下列实验步骤 往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水 待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上 待薄膜形状稳定 将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上 计算出油膜的面积 根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 记下量筒内每增加一定体积时的滴数 由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积 将玻璃板放在浅盘上 然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上 完成下列填空 1 上述步骤中 正确的顺序是 填写步骤前面的序号 答案 2 将1cm3的油酸溶于酒精 制成300cm3的油酸酒精溶液 测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴 现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上 测得所形成的油膜的面积是0 13m2 由此估算出油酸分子的直径为 m 结果保留1位有效数字 5 10 10 解析每滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为 解析 答案 三 分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用 分子力随分子间距离的变化图象与分子势能随分子间距离的变化图象非常相似 但却有着本质的区别 1 分子力曲线分子间作用力与分子间距离的关系曲线如图2甲所示 纵轴表示分子力f 斥力为正 引力为负 正负表示力的方向 横轴表示分子间距离r 其中r0为分子间的平衡距离 此时引力与斥力大小相等 图2 2 分子势能曲线分子势能随分子间距离变化的关系曲线如图乙所示 纵轴表示分子势能ep 分子势能有正负 但正负反映其大小 正值一定大于负值 横轴表示分子间距离r 其中r0为分子间的平衡距离 此时分子势能最小 3 曲线的比较图甲中分子间距离r r0处 对应的是分子力为零 而在图乙中分子间距离r r0处 对应的是分子势能最小 但不为零 若取r 10r0处 分子力为零 则该处分子势能为零 a 当r大于r1时 分子间的作用力表现为引力b 当r小于r1时 分子间的作用力表现为斥力c 当r等于r2时 分子间的作用力为零d 当r由r1变到r2的过程中 分子间的作用力做负功 例3如图3所示为两分子系统的分子势能ep与两分子间距离r的关系曲线 下列说法正确的是 图3 解析 答案 解析由题图可知 分子间距离为r2时分子势能最小 此时分子间的距离为平衡距离 分子间的作用力为零 故c正确 当0r2时分子力表现为引力 故a错误 b正确 在r由r1变到r2的过程中 分子力为斥力 分子间距离增大 分子间的作用力做正功 故d错误 四 分子热运动和物体的内能 1 分子热运动 分子热运动是永不停息且无规则的 温度越高分子热运动越激烈 大量分子的运动符合统计规律 扩散现象能直接说明分子在做无规则热运动 而布朗运动能间接说明分子在做无规则热运动 2 物体的内能是指组成物体的所有分子的热运动动能与分子势能的总和 1 由于温度越高 分子平均动能越大 所以物体的内能与温度有关 2 由于分子势能与分子间距离有关 而分子间距离与物体体积有关 因此物体的内能与物体的体积有关 3 由于物体所含物质的量不同 分子数目不同 分子势能与分子动能的总和不同 所以物体的内能与物质的量也有关系 总之 物体的内能与物体的温度 体积和物质的量都有关系 例4下列关于分子热运动和热现象的说法正确的是a 气体如果失去了容器的约束就会散开 这是因为气体分子之间存在势能的缘故b 一定量100 的水变成100 的水蒸气 其分子平均动能增加c 一定量气体的内能等于其所有分子的热运动动能和分子势能的总和d 如果气体温度升高 那么每一个分子热运动的速率都增加 答案 解析 解析气体分子间的距离比较大 甚至可以忽略分子间的作用力 分子势能也就不存在了 所以气体在没有容器的约束下散开是分子无规则热运动的结果 选项a错 100 的水变成同温度的水蒸气 分子的平均动能不变 所以选项b错误 根据内能的定义可知选项c正确 如果气体的温度升高 分子的平均动能增大 热运动的平均速率也增大 这是统计规律 但就每一个分子来讲 速率不一定都增加 故选项d错误 达标检测 1 物体的内能 1g100 的水和1g100 的水蒸气相比较 下述说法中正确的是a 分子的平均动能与分子的总动能都相同b 分子的平均动能相同 分子的总动能不同c 内能相同d 1g100 的水的内能小于1g100 的水蒸气的内能 解析 答案 1 2 3 解析在相同的温度下 分子的平均动能相同 又1g水与1g水蒸气的分子数相同 因而分子总动能相同 a正确 b错误 当从100 的水变成100 的水蒸气的过程中 分子间距离变大 要克服分子引力做功 因而分子势能增加 所以1g100 的水的内能小于1g100 的水蒸气的内能 c错误 d正确 1 2 3 2 分子力与分子势能 如图4所示 甲分子固定于坐标原点o 乙分子位于x轴上 甲 乙两分子间的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示 答案 解析 1 2 3 f 0为斥力 f 0为引力 a b c d为x轴上四个特定的位置 现将乙分子从a移动到d的过程中 两分子间的分子力和分子势能同时都增大的阶段是 图4 a 从a到bb 从b到cc 从b到dd 从c到d 解析乙分子由a到b一直受引力 分子力增大 分子力做正功 分子势能减小 故a错误 从b到c分子力逐渐变小但仍为引力 分子力做正功 分子势能减小 故b错误 从b到d分子力先减小后增大 分子力先是引力后是斥力 分子势能先减少后增大 故c错误 从c到d分子力是斥力 一直增大 分子力做负功 分子势能增大 故d正确 1 2 3 3 阿伏加德罗常数的相关计算 pm2 5是指大气中直径小于或等于2 5微米的颗粒物 也称为可入肺颗粒物 其指标直接反映空气质量的好坏 若某城市pm2 5指标数为160 g m3 则已达到重度污染的程度 若该种