（广西专用）高考物理一轮复习 8.1分子运动论 物体的内能课件 新人教版.ppt

第1讲分子运动论物体的内能 考点1分子动理论 1 物质是由大量分子组成的 1 分子直径的数量级 2 分子质量的数量级 3 阿伏加德罗常数 10 10m 10 27kg na 6 02 1023mol 1 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 的现象 且温度越高 扩散越快 2 布朗运动 彼此进入对方 布朗运动 永不停息的 运动 颗粒越小运动越 温度越高运动越 无规则 显著 显著 3 热运动 物体里的分子永不停息地做 运动 这种运动跟温度 选填 有关 或 无关 常称做热运动 无规则 有关 3 分子间的相互作用力 1 引力和斥力 存在 都随距离的增大而 斥力变化 2 分子力的特点 r r0时 r0的数量级为10 10m f引 f斥 分子力f 0 rr0时 f引 f斥 分子力f表现为 r 10r0时 f引 f斥迅速减为零 分子力 同时 减小 更快 斥力 引力 f 0 3 分子力随分子间距离的变化图象 如图 1 研究微观量的两种分子模型 1 球体模型 常应用于固体 液体 内容 人们通常把固体 液体分子看成是球形的 而且一个挨一个地紧密排列着 如图所示 有关计算 设固体 液体的分子直径为d 摩尔体积为vm 摩尔质量为m 密度为 阿伏加德罗常数为na 分子的体积得 分子的直径 2 立方体模型 常应用于气体 内容 气体分子间的距离比分子的线度大得多 在进行估算时 认为气体均匀分布在空间中 每个分子占有一个小立方体的空间 分子位于各个小立方体的中心 如图所示 有关计算 每个小立方体不是气体分子的体积 而是每个气体分子平均占有的空间体积 设分子间的平均距离为d 则 2 宏观量 微观量的关系 1 宏观量 物体的体积v 摩尔体积vm 物质的质量m 摩尔质量m 物质的密度 2 微观量 分子体积v0 分子直径d 分子质量m0 3 关系 na的桥梁作用 一个分子的质量 一个分子的体积 仅对固体或液体 一摩尔物质的体积 单位质量中所含分子数 单位体积中所含分子数 物体所含的分子数 2012 郑州模拟 只要知道下列哪一组物理量 就可以估算出气体分子间的平均距离 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 该气体的摩尔质量 密度和体积 解析 选b 由摩尔质量m和密度 得摩尔体积又因为每个分子所占有的体积由此可估算出分子间的平均距离故b正确 而a项中的条件只能求出气体的分子个数 c项只能求出单个分子的质量 d项能求出气体的质量及摩尔数 故a c d错误 考点2物体的内能及其改变方式 1 分子的动能和平均动能 1 分子动能 分子由于 而具有的能量 2 分子的平均动能 概念 物体内所有分子动能的 宏观决定因素 仅与物体的 有关 温度越高 分子的平均动能 热运动 平均值 温度 越大 2 分子势能 1 概念 由分子间的相互作用和 决定的能量 2 分子势能大小的相关因素 微观上 分子势能的大小与 有关 宏观上 与物体的 有关 大多数物体是体积越大 分子势能越大 也有少数物质 如 冰 体积变大 分子势能变小 相对位置 分子间距离 体积 3 物体的内能 1 概念 物体内所有分子的 和 的总和 2 决定因素 微观上 分子动能 分子势能 宏观上 物质的量 摩尔数 4 改变物体内能的两种方式 做功和 这两种方式是 的 但有本质的区别 动能 势能 分子个数 温度 体积 热传递 等效 1 分子势能的理解分子势能与分子之间的距离 宏观表现为物体的体积 有关 分子势能的大小随距离的变化如图所示 由图可知 1 当分子力为零时 即r r0时 分子势能不是为零 而是最小 2 当r r0 分子力表现为引力时 随着分子间的距离增大 分子需要不断克服分子力做功 分子势能增大 3 当r r0 分子力表现为斥力 随着分子间距离减小 分子需要不断克服分子力做功 分子势能增大 4 分子势能的数值和其他势能一样 也具有相对意义 由图可知 选无穷远处分子势能为零时 分子势能可以大于零 可以小于零 也可以等于零 5 物体体积改变 物体的分子势能必定发生改变 大多数物质是体积越大 分子势能越大 有少数物质在特定条件下 如冰 铸铁等 体积大 分子势能反而小 2 分子动能 分子势能 内能的对比 分子运动的快慢 分子动能 分子势能 内能 影响因素 微观 宏观 分子相对位置 分子力 分子动能与分子势能之和 温度 体积 温度 体积 物质的量 升高或降低温度 改变方式 说明 增大或减小体积 做功和热传递 不能只研究一个分子的动能而是要研究物体内所有分子的平均动能 体积增大分子势能不一定增大 是物体内所有分子具有的动能与势能之和 2012 武汉模拟 用r表示分子间的距离 ep表示分子势能 用r0表示分子引力与斥力平衡时的分子间距 设r ep 0 则 a 当10r0 r r0时 ep随着r的增大而增大b 当r r0时 ep随着r的减小而增大c 当10r0 r r0时 ep不随r的变化而变化d 当r r0时 ep最小且ep最小值为0 解析 选a b 当r r0时分子力表现为斥力 随着r减小 分子力做负功 分子势能增大 同理10r0 r r0时 分子力表现为引力 随着r增大 分子力做负功 分子势能增大 故a b正确 c错误 当r r0时 ep最小 但不是零 应该小于零 故d错 微观量的分析与计算 例证1 2012 南宁模拟 8分 已知水的密度为1 103kg m3 摩尔质量是0 018kg mol 水分子的直径约为3 9 10 10m 试由此推算阿伏加德罗常数的数值 结果保留两位有效数字 解题指南 解答本题可按以下思路进行分析 规范解答 水的摩尔体积 2分 一个水分子的体积 2分 即 2分 故 2分 答案 5 8 1023 水的摩尔水分子的阿伏加德罗体积体积常数 总结提升 分子的体积的含义公式计算的是液体和固体分子的体积 针对气体用该公式计算出的是气体分子占有的空间 变式训练 阿伏加德罗常数是na 铜的摩尔质量是m 铜的密度是 则下列判断正确的是 a 1m3的铜含有原子数目是b 1kg的铜含有原子数目是 nac 1个铜原子的质量是d 1个铜原子占有的体积是 解析 选a 1m3的铜中原子数目1kg的铜含有原子数目1个铜原子的质量m0 m na 1个铜原子占有的体积故a正确 物体内能的决定因素 例证2 关于物体的内能 以下说法正确的是 a 不同的物体 若温度相同 则内能也相等b 物体速度增大 则分子动能增大 内能也增大c 晶体熔化时 温度不变 但内能变大d 静止在地面上的物体 机械能和内能均为零 解题指南 分析该题应注意以下三个问题 1 物体的内能由哪些因素决定 2 内能与机械能的区别与联系 3 晶体熔化的特点是什么 自主解答 选c 温度相同则物体内分子的平均动能相同 但物体内能不一定相同 因为内能还与分子数 分子势能等因素有关 a错 物体速度增大 分子运动不一定加快 物体内能不一定增大 b错 晶体熔化吸收热量 内能增大 c对 静止在地面上的物体机械能即使为零 内能也不为零 d错 总结提升 解答该题主要是理解内能的决定因素 内能 机械能的区别与联系 现对易错选项及错误原因具体分析如下 变式训练 若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力 则一定质量的该气体内能的大小与气体的体积和温度的关系是 a 如果保持其体积不变 温度升高 内能不变b 如果保持其体积不变 温度升高 内能减少c 如果保持其温度不变 体积增大 内能增大d 如果保持其温度不变 体积增大 内能减小 解析 选c 对于一定质量的某种实际气体 分子总数一定 若保持体积不变 则分子间距离不变 分子势能不变 温度升高 则分子的平均动能增大 而分子总数一定 故所有分子的总动能增大 即内能增大 若保持温度不变 则所有分子的总动能不变 体积增大 则分子间距离增大 分子引力做负功 分子势能增大 所以气体的内能增大 故c项正确 变式备选 关于物体的内能 下列说法正确的是 a 热水的内能一定比冷水的大b 当温度等于0 时 分子动能为零c 分子间距离为r0时 分子势能为零d 温度相等的氢气和氧气 它们的分子平均动能相等 解析 选d 物体内能的多少除了与温度有关之外 还与物质的量 体积等因素有关 仅根据某一个方面不能比较两个物体内能的大小 因此热水的内能不一定比冷水大 选项a的说法错误 0 是人为规定的一个温度标准 即使在零摄氏度以下 分子也在不停地做无规则运动 因此零摄氏度时分子动能不会等于零 选项b的说法错误 分子势能是相对的 零势能点的选取是任意的 在理论分析和计算中都以无穷远为零势能点 因此当分子间距离为r0时 分子势能不一定为零 选项c的说法错误 因为 温度是分子平均动能的标志 氢气和氧气的温度相同 所以它们的分子平均动能相等 故d正确 例证 在用油膜法估测分子直径大小的实验中 若已知油酸的摩尔质量为m 一滴油酸溶液中含纯油酸质量为m 一滴油酸溶液滴到水面上扩散后形成的纯油酸膜的最大面积为s 阿伏加德罗常数为na 纯油酸的密度为 以上各量均采用国际单位制单位 以下判断正确的是 a 油酸分子的直径b 油酸分子的质量c 一滴油酸溶液中所含的油酸分子数d 每个油酸分子的体积 规范解答 选b c 滴到液面上形成的油膜对应的纯油酸的体积因此 油酸分子的直径a错误 因一摩尔分子的质量为m 因此 每个油酸分子的质量为b正确 一滴油酸溶液对应的纯油酸的摩尔数为所以一滴油酸溶液中所含的油酸分子数c正确 油酸的摩尔体积为所以每个油酸分子的体积d错误 1 设合力为零时分子间距为r0 分子之间既有引力也有斥力 它们与分子间距的关系有以下说法 其中正确的是 a 随着分子间距的增加 分子间的引力减小得快 斥力减小得慢b 随着分子间距的增加 分子间的引力减小得慢 斥力减小得快c 分子间距大于r0时 距离越大 分子力越大d 分子间距小于r0时 距离越小 分子力越大 解析 选b d 分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小 但斥力减小更快 故a错b对 分子间距从r0开始变大时 分子力先变大后变小 分子间距小于r0时 距离越小 分子力越大 故c错d对 2 2012 宜昌模拟 关于布朗运动的说法正确的是 a 布朗运动是液体分子的运动b 悬浮在液体中的颗粒越大 其布朗运动越明显c 布朗运动是悬浮颗粒内部分子无规则运动的反映d 悬浮在液体中的颗粒越小 液体温度越高 布朗运动越明显 解析 选d 布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的运动 并不是液体 或气体 分子运动 a错误 布朗运动间接反映了液体 或气体 分子运动的无规则性 c错误 布朗运动的原因是大量液体 或气体 分子与颗粒不停地撞击 颗粒越小 撞击的不平衡性越显著 液体的温度越高 分子运动越剧烈 布朗运动也就越明显 故b错误 d正确 3 关于温度的概念 下述说法中正确的是 a 温度是分子平均动能的标志 物体温度高 则分子的平均动能大b 温度是分子平均动能的标志 温度升高 则物体的每一个分子的动能都增大c 当某物体内能增加时 该物体的温度一定升高d 甲物体的温度比乙物体的温度高 则甲物体分子平均速率比乙物体分子平均速率大 解析 选a 由分子动理论内容得 温度是分子平均动能的标志 物体温度越高 则分子的平均动能就越大 所以选项a正确 温度升高 分子的平均动能增加 但是每一个分子的动能不一定都变大 选项b错误 物体的内能是由两方面共同决定的 分子的平均动能和分子势能 所以当物体内能增加时 单一地说物体的温度升高是错误的 所以选项c错误 两个物体温度高低比较 温度高的则分子的平均动能大 但是不能说明平均速率大 所以选项d错误 4 一个房间的地面面积是15m2 高3m 在标准状况下 已知空气的平均摩尔质量是2 9 10 2kg mol 通常用空气湿度 有相对湿度 绝对湿度 表示空气中含有水蒸气的情况 若房间