【绿色通道】高考物理 分子动理论内能课件 新人教版选修33.ppt

一 分子动理论1 物质是由大量分子组成的 1 分子的大小数量级 估测的方法 2 分子质量的数量级 10 26kg 3 阿伏加德罗常数 定义 1mol的任何物质中含有相同的微粒个数 用符号na表示 则na 2 分子永不停息地做无规则热运动扩散现象和布朗运动都说明分子永不停息地做无规则热运动 运动的剧烈程度与温度有关 1 扩散现象 相互接触的物体互相进入对方的现象 温度 扩散越快 2 布朗运动 产生的原因是各个方向的液体分子对微粒碰撞的 引起的 布朗颗粒 布朗颗粒用肉眼直接看不到 但在显微镜下能看到 因此用肉眼看到的颗粒所做的运动 不能叫布朗运动 布朗颗粒大小约为10 6m 包含约1021个分子 而分子直径约为10 10m 布朗颗粒的运动是 的间接反映 3 分子间存在着相互作用力 1 分子间同时存在相互作用的引力和斥力 2 分子力 引力和斥力的 3 r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离 其数量级为 4 如图所示 分子间的引力和斥力都随距离增大而减小 随距离减小而增大 但引力不如斥力变化 r r0时 f引 f斥 分子力f 0 rr0时 f引 f斥 分子力f为 r 10r0时 f引 f斥迅速减弱 几乎为零 分子力f 0 二 物体的内能1 分子平均动能 1 定义 物体内所有分子动能的平均值 2 标志 是分子平均动能的标志 温度越高 分子平均动能越大 2 分子势能分子势能是由分子间相对位置而决定的势能 它随着物体体积的变化而变化 与分子间距离的关系为 1 当r r0时 分子力表现为引力 随着r的增大 分子引力做负功 分子势能增加 2 当r r0时 分子力表现为斥力 随着r的减小 分子斥力做负功 分子势能增加 3 当r r0时 分子势能最小 但不为零 为负值 因为当两分子相距无穷远时分子势能为零 4 分子势能曲线如上图所示 3 物体的内能 1 定义 物体内所有分子动能和分子势能的总和 2 决定内能的因素 微观上 分子动能 分子势能 分子数 宏观上 温度 体积 物质的量 摩尔数 3 改变物体内能的两种方式 做功 当做功使物体的内能发生改变的时候 外界对物体做了多少功 物体内能就 多少 物体对外界做了多少功 物体内能就 多少 热传递 当热传递使物体的内能发生改变的时候 物体吸收了多少热量 物体内能就 多少 物体放出了多少热量 物体内能就 多少 答案 一 1 1 10 10单分子油膜法 3 6 02 1023mol 12 1 越高 2 不平衡性和无规则液体分子无规则运动3 2 合力 3 10 10 4 快 引力二 1 2 温度3 3 增加减少增加减少思考 不能 1 已知固体和液体的摩尔体积vmol和一个分子的体积v0 求na 则na vmol v0 知na和vmol亦可估算分子的大小 2 已知物体的摩尔质量m和一个分子的质量m0 求na 则na m m0 知na和m亦可估算分子的质量 1 布朗运动与扩散现象的关系 1 布朗运动与扩散现象是不同的两个现象 但也有相同之处 首先 它们都反映了分子永不停息地做无规则运动 其次 它们都随着温度的升高而表现得愈加明显 2 扩散是两种不同物质接触时 没有受到外界的影响而彼此能够进入对方的现象 气体 液体 固体都有扩散现象 扩散的快慢除了和温度有关外 还和物体的密度差 溶液的浓度有关 密度差 浓度差 越大 扩散进行得越快 布朗运动是悬浮在液体中的微粒所做的无规则运动 其运动的激烈程度与微粒的大小和液体的温度有关 这是两者的不同之处 2 布朗运动与分子运动的关系 1 布朗运动的研究对象是固体小颗粒 分子运动的研究对象是分子 布朗微粒中也含有大量的分子 这些分子也在做永不停息的无规则运动 2 布朗运动的产生原因是由于液体分子无规则运动的撞击 布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性 布朗运动与温度有关 表明液体分子的运动与温度有关 温度越高运动越激烈 3 布朗运动的特点是永不停息 无规则 颗粒越小现象越明显 温度越高运动越激烈 在任何温度下都可以产生布朗运动 但温度越高布朗运动越明显 4 布朗运动不仅能在液体中发生 也能够在气体中发生 1 分子动能分子由于热运动而决定的动能称为分子动能 由于各个分子的动能不尽相同 所以单个分子的动能没有意义 我们关心的是大量分子的平均动能 只要温度相同 即使是不同的物质 其分子平均动能也相同 即温度相同的任意两个物体分子平均动能相同 2 分子势能大小的相关因素 1 微观上 分子势能的大小与分子间距有关 当分子间距r r0时 分子势能随分子间距离的增大而增大 当r r0时 分子势能随分子间距离的减小而增大 当r r0时 分子势能最小 2 宏观上 与物体的体积有关 大多数物体是体积越大 分子势能越大 也有少数物体 如冰 铸铁等 体积变大 分子势能反而变小 3 决定内能的因素 微观上 分子动能 分子势能 分子个数 宏观上 温度 体积 物质的量 摩尔数 说明 一定质量的理想气体的内能只和温度有关 已知阿伏加德罗常数 物质的摩尔质量和摩尔体积 可以计算 a 固态物质分子的体积和质量b 液态物质分子的体积和质量c 气态物质分子的体积和质量d 气态物质分子的质量 解析 根据阿伏加德罗常数的概念可知 无论物质处于何种状态 分子的质量m0均等于物质的摩尔质量m除以阿伏加德罗常数na 即m0 mmol na 由于物质的三种状态中固态和液态均可视为分子紧密排列 但气态分子间距远大于分子本身的体积 所以 只有固态和液态分子的体积v0可由其摩尔体积vmol除以na得出 即v0 vmol na 故应选a b d 答案 abd 点评 微观量的估算问题的关键是 1 牢牢抓住阿伏加德罗常数 它是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁 3 估算分子大小和分子间距时 对固体 液体与气体 应建立不同的微观结构模型 跟踪训练1 2010 江苏单科 已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1 3kg m3和2 1kg m3 空气的摩尔质量为0 029kg mol 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 若潜水员呼吸一次吸入2l空气 试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数 结果保留一位有效数字 答案 3 1022 2010 全国卷 下图为两分子系统的势能ep与两分子间距离r的关系曲线 下列说法正确的是 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 在r由r1变到r2的过程中 分子间的作用力做负功 答案 bc解析 分子间距等于r0时分子势能最小 即r0 r2 当r小于r1时分子力表现为斥力 当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力 当r大于r2时分子力表现为引力 当r等于r2时 分子间的作用力为零 a错 b c对 在r由r1变到r2的过程中 分子斥力做正功分子势能减小 d错误 跟踪训练2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 答案 c解析 当分子力表现为引力时 说明分子间距离大于平衡距离 随着分子间距离的增大分子力先增大后减小 但分子力一直做负功 分子势能增大 a b错误 当分子力表现为斥力时 说明分子间距离小于平衡距离 随着分子间距离的减小分子力增大 且分子力一直做负功 分子势能增大 只有c正确 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 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 分子也在不停地无规则运动 因此0 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 选项d的说法是正确的 因为 温度是分子平均动能的标志 这个结论在中学的知识范围内还不能严格地加以证明 要把它作为一个结论记住 这是一个非常有用的结论 在很多问题中都要利用它进行判断 答案 d点评 内能的决定因素 1 微观上 分子动能 分子势能 分子数 2 宏观上 温度 体积 物质的量 摩尔数 跟踪训练3 2009 上海单科 气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和 其大小与气体的状态有关 分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的 a 温度和体积b 体积和压强c 温度和压强d 压强和温度答案 a解析 由于温度是分子平均动能的标志 所以气体分子的动能宏观上取决于温度 分子势能是由分子间引力和分子间距离共同决定 宏观上取决于气体的体积 因此选项a正确 1 2009 北京理综 做布朗运动实验 得到某个观测记录如图所示 图中记录的是 a 分子无规则运动的情况b 某个微粒做布朗运动的轨迹c 某个微粒做布朗运动的速度 时间图线d 按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线答案 d解析 布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动 而非分子的运动 故a项错误 既然无规则所以微粒没有固定的运动轨迹 故b项错误 对于某个微粒而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的 所以无法确定其在某一时刻的速度 故也就无法描绘其速度 时间图线 故c项错误 故只有d项正确 2 纳米材料具有很多优越性能 有着广泛的应用前景 已知1nm 纳米 10 9m 边长为1nm的立方体可容纳的液态氢分子 其直径约为10 10m 的个数最接近下面的哪一个数值 a 102b 103c 106d 109答案 b 3 由于两个分子间的距离变化而使得分子势能变小 可确定在这一过程中 a 两分子间相互作用的力一定表现为引力b 一定克服分子间的相互作用力做功c 两分子间距离一定增大d 两分子间的相互作用力可能增大答案 d 解析 根据分子势能变小 分子力做正功 由分子力做功与分子势能变化关系可知 分子力做正功时 分子势能减小 有两种可能性 一是rr0 分子间表现为引力 且分子间距离减小 综上分析可知abc选项错误 d正确 4 2010 四川理综 下列现象中不能说明分子间存在分子力的是 a 两铅块能被压合在一起b 钢绳不易被拉断c 水不容易被压缩d 空气容易被压缩答案 d解析 空气容易压缩是因为分子间距大 而水不容易压缩是因为分子间距小 轻微压缩都使分子力表现为斥力 a b c说明存在分子力 5 根据分子动理论 设两个分子之间的距离为r0时分子间的引力和斥力相等 以下关于分子力和分子势能与它们之间距离的关系 正确的是 a 若两分子之间距离在r0的基础上增大 则分子间的引力增大 斥力减小 分子力表现为引力b 两分子之间距离为r0时 分子势能最小 在r0的基础上距离增大或减小 分子势能都变大c 两分子之间距离越大 分子力越小 分子间距离越小 分子力越大d 两分子之间距离越大 分子势能越大 分子间距离越小 分子势能越小 答案 b解析 当两分子之间的距离为r0时 分子间的引力和斥力相等 分子力为零 若分子间距在r0的基础上增大 分子间的引力和斥力同时减小 因斥力减小得快 故分子力表现为引力 故a错误 从分子力随距离变化的图象可知 分子力的变化不具有单调性 故c错误 由分子势能与分子间距的关系图象可知 两分子之间距离为r0时 分子势能最小 当分子之间距离在r0的基础上增大时 分子间的作用力表现为引力 分子力做负功 分子势能增加 当分子间的距离在r0的基础上减小时 分子间的作用力表现为斥力 分子力做负功 分子势能增加 故可以判断b是正确的 同时 分子势能的图象不具有单调性 故d错误 6 对于分子动理论和物体内能的理解 下列说法正确的是 a 温度高的物体内能不一定大 但分子平均动能一定大b 一定质量的理想气体在等温变化时 内能不改变 因而与外界不发生热交换c 布朗运动是液体分子的运动 它说明分子永不停息地做无规则运动d 扩散现象说明分子间存在斥力答案 a 解析 从宏观上决定物体内能的是物体的物质的量 温度和体积三个因素 温度是分子热运动的平均动能的标志 温度高的物体分子平均动能大 选项a正确 理想气体在等温变化时 内能不改变 但并不是不与外界进行热交换 而是吸收或放出的热量与对外做功或外界对气体做的功恰好相等 b不正确 布朗运动不是液体分子的运动 而是悬浮在液体中的颗粒或液滴的运动 所以c错误 扩散现象说明分子在不停地做无规则的运动 不能说明分子间存在斥力 所以d错误 7 2010 威海模拟 1 在做 用油膜法测量油酸分子的大小 的实验中 备有下列器材 油酸酒精溶液 滴管 痱子粉 浅盘及水 玻璃板 彩笔 还缺少的器材是 a 量筒b 坐标纸c 量筒和坐标纸d 不再缺少仪器 2 下面给出的实验步骤中 正确顺序为 a 将玻璃板放在浅盘上 用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上b 用滴管将浓度为0 05 的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中 记下滴入1ml酒精油酸溶液时的滴数n c 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上 以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位 计算轮廓内正方形的个数 算出油酸薄膜的面积scm2d 将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上 用滴管吸取浓度为0 05 的酒精油酸溶液 从低处向水面中央一滴一滴地滴入 直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止 记下滴入的滴数n答案 1 c 2 bdac 解析 开始实验前必须用滴管将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 记下量筒内溶液增加一定的体积时的滴数 从而计算出一滴油酸酒精溶液的体积 在玻璃板上画出油膜的形状后 要放在坐标纸上 以便计算油膜的面积 所以选择c 说明 有些配套仪器中 玻璃板上带有刻度 不再需要坐标纸 8 油酸酒精溶液的浓度为每1000ml油酸酒精溶液中有油酸0 6ml 现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液 量筒中的溶液体积增加了1ml 若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大