高考物理总复习 第11章 第1讲 分子动理论　内能课件 新人教版.ppt

第十一章热学 第一讲分子动理论内能 知识点一分子动理论1 物体是由大量分子组成的 1 分子直径大小的数量级为m 油膜法测分子直径 d v s v是油滴体积 s是单分子油膜的面积 2 一般分子质量的数量级为10 26kg 3 阿伏加德罗常数 na mol 1 是联系微观世界和宏观世界的桥梁 10 10 6 02 1023 2 分子永不停息地做无规则运动 1 扩散现象 相互接触的物体的分子或原子彼此进入对方的现象 温度越 扩散越快 2 布朗运动 在显微镜下看到的悬浮在液体中的的永不停息地无规则运动 布朗运动反映了的无规则运动 颗粒越 运动越明显 温度越 运动越剧烈 高 固体颗粒 液体分子 小 高 3 分子间存在着相互作用力 1 分子间同时存在和 实际表现的分子力是它们的 2 引力和斥力都随着距离的增大而 但斥力比引力变化得 3 分子力与分子间距离关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线 如图所示 可知 引力 斥力 合力 减小 快 当r r0时 f引 f斥 分子力为 当r r0时 f引 f斥 分子力表现为 当r r0时 f引 f斥 分子力表现为 当分子间距离大于10r0 约为10 9m 时分子力很弱 可以忽略不计 零 引力 斥力 4 统计规律由于物体是由数量极多的分子组成的 这些分子并没有统一的运动步调 单独来看 各个分子的运动都是不规则的 带有偶然性的 但从总体来看 大量分子的运动却有一定的规律 这种规律叫做统计规律 大量分子的集体行为受到统计规律的支配 3 布朗运动与分子热运动的比较 1 扩散现象直接反映了分子的无规则运动 并且可以发生在固体 液体 气体任何两种物质之间 2 布朗运动不是分子的运动 是液体分子无规则运动的反映 答案 bd 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 布朗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 解析 布朗运动是指固体小颗粒的运动 a错误 温度越高 分子无规则运动越激烈 与物质种类无关 b错 c对 物体的宏观运动 速度的大小与微观分子的热运动无关 d错 答案 c 3 关于分子间的作用力 下列说法中正确的是 r0为分子平衡位置之间的距离 a 当分子间距离为r0时 它们之间既没有引力 也没有斥力b 分子间的平衡距离r0可以近似看成分子直径的大小 其数量级为10 10mc 两个分子间的距离由较大逐渐减小到r r0的过程中 分子力先增大后减小 分子力为引力d 两个分子间的距离由极小逐渐增大到r r0的过程中 引力和斥力都同时减小 分子力为斥力 解析 分子之间的引力和斥力是同时存在的 r r0时合力等于零 但引力和斥力仍存在 a错 r0可看成是分子直径的大小 数量级为10 10m b对 r r0时分子力表现为引力 在无穷远处分子力趋于零 分子间距由较大逐渐减小到r r0的过程中 分子力先增大后减小 c对 r r0时分子力表现为斥力 分子间距由极小增大到r r0时 分子间的引力和斥力都逐渐减小 d对 答案 bcd 知识点二物体的内能1 分子的动能 1 分子动能是分子热运动所具有的动能 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 是分子平均动能的标志 3 分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和 温度 2 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相对决定的能 称为分子势能 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 位置 分子间距 体积 状态 3 物体的内能 1 物体中所有分子的热运动动能与的总和叫物体的内能 内能是量 2 对于给定的物体 其内能大小与物体的和有关 3 物体的内能与物体的位置高低 运动速度大小无关 分子势能 状态 温度 体积 1 分子力做功与分子势能分子势能的大小与分子间的距离有关 宏观上与物体的体积有关 分子势能的变化与分子间的距离发生变化时与分子力做功情况有关 分子力做正功 分子势能减少 分子力做负功 分子势能增加 1 当分子间的距离r r0时 分子间的作用力表现为引力 分子间的距离增大时 分子力做负功 因此分子势能随分子间距离的增大而增大 2 当分子间的距离r r0时 分子间的作用力表现为斥力 分子间的距离减小时 分子力做负功 因此分子势能随分子间距离的减小而增大 3 如果取两个分子间相距无限远时 此时分子间作用力可忽略不计 的分子势能为零 分子势能ep与分子间距离r的关系可用如图所示的曲线表示 从图线上看出 当r r0时 分子势能最小 2 对内能概念的进一步说明 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 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 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 现把乙分子从a处由静止释放 则 a 乙分子由a到b做加速运动 由b到c做减速运动b 乙分子由a到c做加速运动 到达c时速度最大c 乙分子由a到b的过程中 两分子间的分子力一直做正功d 乙分子由b到c的过程中 两分子间的分子力一直做负功解析 乙分子从a到b 再到c的过程 分子之间均表现为引力 显然乙分子始终做加速运动 且到达c点时速度最大 故a项错 b项正确 乙分子从a到b的过程 分子的引力一直做正功 故c正确 乙分子由b到c过程 分子力仍然做正功 故d项错 答案 bc 知识点三实验 用油膜法估测分子的大小1 实验原理利用油酸的酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜 如图所示 将油酸分子看做球形 测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积 用d v s计算出油膜的厚度 其中v为一滴油酸溶液中纯油酸的体积 s为油膜面积 油膜厚度就近似等于油酸分子的直径 2 实验器材注射器 或胶头滴管 量筒 痱子粉 或细石膏粉 盛水浅盘 试剂瓶 水 油酸酒精溶液 坐标纸 玻璃板 彩笔 3 实验步骤 1 取1毫升的油酸溶于酒精中 制成200毫升的油酸酒精溶液 2 往边长约为30cm 40cm的浅盘中倒入约2cm深的水 然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 1 注意事项 1 为了防止溶液滴落时外溅 且又容易形成较理想的油膜边界 滴油酸溶液时针头 或胶头滴管头 离水面高度为1cm较为适当 2 画轮廓时要等待油酸扩散后又收缩稳定时才可进行 油酸扩散后又收缩有两个原因 一是由于水面受溶液滴冲击凹陷后又恢复 二是酒精挥发后液面收缩 3 因为水和油酸都是无色透明的液体 所以要用痱子粉或细石膏粉来显示油膜的边界 注意要从盘的中央加痱子粉或细石膏粉 由于加粉后水的表面张力系数变小 水将粉粒拉开 同时粉粒之间又存在着排斥作用 粉会自动扩散至均匀 这样做 比将粉均匀撒在水面上的实验效果要好 4 当重做实验时 水从盘的一侧边缘倒出 在这侧边缘会残留油酸 为防止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量 可用少量酒精清洗 并用脱脂棉擦拭 再用清水冲洗 这样可保持浅盘的清洁 5 本实验只要求估算分子的大小 实验结果数量级符合要求即可 2 误差分析 5 在做 用油膜法估测分子的大小 实验中 用aml的纯油酸配制成bml的油酸酒精溶液 再用滴管取1ml油酸酒精溶液 让其自然滴出 共n滴 现在让其中一滴落到盛水的浅盘内 待油膜充分展开后 测得油膜的面积为scm2 则 1 估算油酸分子的直径大小是 cm 2 用油膜法测出油酸分子的直径后 要测定阿伏加德罗常数 还需要知道油滴的 a 摩尔质量b 摩尔体积c 质量d 体积 教育部办公厅和卫生部办公厅日前联合发布了 关于进一步加强学校控烟工作的意见 意见 中要求 教师在学校的禁烟活动中应以身作则 带头戒烟 通过自身的戒烟 教育 带动学生自觉抵制烟草的诱惑 试估算一个高约2 8m 面积约10m2的两人办公室 若只有一人吸了一根烟 求 1 估算被污染的空气分子间的平均距离 2 另一不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子 人正常呼吸一次吸入气体300cm3 一根烟大约吸10次 2 被动吸烟者一次吸入被污染的空气分子数为2 9 1021 300 10 6个 8 7 1017个 答案 1 7 10 8m 2 8 7 1017个 变式训练 1 已知汞的摩尔质量为m 200 5 10 3kg mol 密度为 13 6 103kg m3 阿伏加德罗常数na 6 0 1023mol 1 求 1 一个汞原子的质量 用相应的字母表示即可 2 一个汞原子的体积 结果保留一位有效数字 3 体积为1cm3的汞中汞原子的个数 结果保留一位有效数字 下列关于分子力和分子势能的说法中 正确的是a 当分子力表现为引力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大b 当分子力表现为引力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小c 当分子力表现为斥力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大d 当分子力表现为斥力时 分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 解析 当分子间距为r0时为平衡位置 当r r0时分子间表现为引力 且其随r的增大而先增大后减小 一直做负功 分子势能增大 故a b错 当r r0时分子间表现为斥力 且分子力随着r的减小而增大 当r减小时分子力做负功 分子势能增大 故选项c正确 d错 答案 c 变式训练 2 如图所示 用f表示两分子间的作用力 ep表示分子间的分子势能 在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中 a f不断增大 ep不断减小b f先增大后减小 ep不断减小c f不断增大 ep先增大后减小d f ep都是先增大后减小解析 分子间的作用力是矢量 分子势能是标量 由图象可知f先增大后减小 ep则不断减小 b正确 答案 b 10分 在做 用油膜法估测分子的大小 的实验中 油酸酒精溶液的浓度为每104ml溶液中有纯油酸6ml 用注射器测得1ml上述溶液中有液滴50滴 把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里 待水面稳定后 将玻璃板放在浅盘上 在玻璃板上描出油膜的轮廓 随后把玻璃板放在坐标纸上 其形状如图所示 坐标纸中正方形方格的边长为20mm 求 1 油酸膜的面积 2 每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积 3 根据上述数据 估测出油酸分子的直径 1 求油酸膜的面积时 先数出 整 方格的个数 对剩余小方格的处理方法是 不足半个的舍去 多于半个的算一个 数一数共有55个小方格 所以油酸膜面积s 55 2 10 2 2m2 2 2 10 2m2 3分 答案 1 2 2 10 2m2 2 1 2 10 11m3 3 5 5 10 10m 变式训练 3 2011 大纲全国高考 在 油膜法估测油酸分子的大小 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