选修3-3分子动理论复习专题讲义(补课用)

选修3-3复习专题讲义第一部分：分子动理论部分一、物质是由大量分子组成的 1分子的大小 .测定方法：分子是看不见的，怎样能知道分子的大小呢？.单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法：介绍并定性地演示：如果油在水面上尽可能地散开，可认为在水面上形成单分子油膜，可以通过幻灯观察到，并且利用已制好的方格透明胶片盖在水面上，用于测定油膜面积。如图1所示。 如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面积为S，则d=VS，根据估算得出分子直径的数量级为10-10m。 .利用离子显微镜测定分子的直径。看物理课本上彩色插图，钨针的尖端原子分布的图样：插图的中心部分亮点直接反映钨原子排列情况。经过计算得出钨原子之间的距离是210-10m。如果设想钨原子是一个挨着一个排列的话，那么钨原子之间的距离L就等于钨原子的直径d，如图2所示。 用不同方法测量出分子的大小并不完全相同，但是数量级是相同的。测量结果表明：一般分子直径的数量级是10-10m。例如水分子直径是410-10m，氢分子直径是2.310-10m。例1. 利用油膜法估测油酸分子的大小,实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量水的4550 cm2的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸.(1)下面是实验步骤,请填写所缺的步骤C。A. 用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N.B. 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%的油酸酒精溶液,从低处向水面中央一滴一滴地滴入,直到油酸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.C. .D. 将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,算出油酸膜的面积S.(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小 (单位:cm).解析：(1)C. 将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上.(2)每滴油酸酒精溶液的体积为：1 / N cm3,n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为：V=n / N0.05% cm3,所以，单个油酸分子的大小为：d=V / S=n0.05% / NS.答案:(1)见解析 (2)n0.05% / NS 变式题：在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸酒精的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL上述溶液为75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，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm。（1）油酸膜的面积是_；（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积_；（3）按以上实验数据估测出油酸分子的直径是_。 解析：（1）图中正方形方格为87个，用补偿法近似处理，可补19个整小方格，实际占小方格87+19=106个，那么油膜面积S=1061 cm2=106 cm2（2）由1 mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积1 / 75 mL，又每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，1 / 75 mL溶液中纯油酸的体积V=（61 / 75） / 104 mL=810-6 mL（3）油酸分子直径d=V / S=810-6 / 106cm=7.510-10 m.分子模型： 分子的形状近似为球形。实际分子结构很复杂。 2. 阿伏伽德罗常数： 1mol物质中含有的微粒数（包括原子数、分子数、离子数）都相同。此数叫阿伏伽德罗常数，可用符号NA表示此常数， NA=6.021023个mol，粗略计算可用NA=61023个mol。（阿伏伽德罗常数是一个基本常数，科学工作者不断用各种方法测量它，以期得到它精确的数值。） 例如：1mol水的质量是0.018kg（叫摩尔质量），体积是1.810-5m3（叫摩尔体积）。每个水分子的直径是410-10m，它的体积是（41010）m3=310-29m3。如果设想水分子是一个挨着一个排列的。如何算出1mol水中所含的水分子数？ NA=1mol的水的体积/一个分子的体积=61023个mol。3. 微观物理量的估算：若已知阿伏伽德罗常数，可对液体、固体的分子大小进行估算。事先我们假定近似地认为液体和固体的分子是一个挨一个排列的（气体不能这样假设）。对固、液体：.分子质量： mo=Mmol/NA=Vmol/NA.分子体积： Vo= Vmol/NA= Mmol/Vmol.分子直径： d=(6V/) 1/3（球体模型） d = （立方体模型）. 物质所含的分子数：n=MNA/ Mmol =VNA/Vmol =VNA/ Mmol= MNA/Vmol例2.1mol水的质量是M=18g，那么每个水分子质量如何求？例3. 若已知铁的相对原子质量是56，铁的密度是7.8103kgm3，试求质量是1g的铁块中铁原子的数目（取1位有效数字）。又问：是否可以计算出铁原子的直径是多少来？点评：以上计算分子的数量、分子的直径，都需要借助于阿伏伽德罗常数。因此可以说，阿伏伽德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁。它把摩尔质量、摩尔体积等这些宏观量与分子质量、分子体积（直径）等这些微观量联系起来。如分子质量m，可通过物质摩尔质量M和阿伏伽德罗常数NA，得到m=MNA。通过物质摩尔质量 M、密度 、阿伏伽德罗常数NA，计算出分子直径：例4.1cm3的水里含有3.351022个水分子，100 g水中有多少个水分子解析：本题有两种解法：解法一：先求出1cm3水的质量，再计算水分子数解法二：先求出100 g水的体积，再计算水分子数二、分子的热运动 1介绍布朗运动现象1827年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉，发现花粉颗粒在水中不停地做无规则运动，后来把颗粒的这种无规则运动叫做布朗运动。不只是花粉，其他的物质如藤黄、墨汁中的炭粒，这些小微粒悬浮在水中都有布朗运动存在。看教科书上图，图上画的几个布朗颗粒运动的路线，指出这不是布朗微粒运动的轨迹，它只是每隔30s观察到的位置的一些连线。实际上在这短短的30s内微粒运动也极不规则，绝不是直线运动。2介绍布朗运动的几个特点：（1）连续观察布朗运动，发现在多天甚至几个月时间内，只要液体不干涸，就看不到这种运动停下来。这种布朗运动不分白天和黑夜，不分夏天和冬天（只要悬浮液不冰冻），永远在运动着。所以说，这种布朗运动是永不停息的。（2）换不同种类悬浮颗粒，如花粉、藤黄、墨汁中的炭粒等都存在布朗运动，说明布朗运动不取决于颗粒本身。更换不同种类液体，都不存在布朗运动。（3）悬浮的颗粒越小，布朗运动越明显。颗粒大了，布朗运动不明显，甚至观察不到运动。（4）布朗运动随着温度的升高而愈加激烈。3分析、解释布朗运动的原因：（1）布朗运动不是由外界因素影响产生的，所谓外界因素的影响，是指存在温度差、压强差、液体振动等等。液体存在着温度差时，液体依靠对流传递热量，这样悬浮颗粒将随液体有定向移动。但布朗运动对不同颗粒运动情况不相同，因此液体的温度差不可能产生布朗运动。又如液体的压强差或振动等都只能使液体具有定向运动，悬浮在液体中的小颗粒的定向移动不是布朗运动。因此，推理得出外界因素的影响不是产生布朗运动的原因，只能是液体内部造成的。布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒受到液体各个方向液体分子撞击作用不平衡造成的。显微镜下看到的是固体的微小悬浮颗粒，液体分子是看不到的，因为液体分子太小。但液体中许许多多做无规则运动的分子不断地撞击微小悬浮颗粒，当微小颗粒足够小时，它受到来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。如教科书上的插图所示。在某一瞬间，微小颗粒在某个方向受到撞击作用强，它就沿着这个方向运动。在下一瞬间，微小颗粒在另一方向受到的撞击作用强，它又向着另一个方向运动。任一时刻微小颗粒所受的撞击在某一方向上占优势只能是偶然的，这样就引起了微粒的无规则的布朗运动。悬浮在液体中的颗粒越小，在某一瞬间跟它相撞击的分子数越少。布朗运动微粒大小在106m数量级，液体分子大小在1010m数量级，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因此，布朗运动越明显。悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞击的分子越多，撞击作用的不平衡性就表现得越不明显，以至可以认为撞击作用互相平衡，因此布朗运动不明显，甚至观察不到。液体温度越高，分子做无规则运动越激烈，撞击微小颗粒的作用就越激烈，而且撞击次数也加大，造成布朗运动越激烈。5布朗运动的发现及原因分析的重要意义：（1）固体颗粒是由大量分子组成的，仍然是宏观物体；显微镜下看到的只是固体微小颗粒，光学显微镜是看不到分子的；布朗运动不是固体颗粒中分子的运动，也不是液体分子的无规则运动，而是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动。无规则运动的原因是液体分子对它无规则撞击的不平衡性。因此，布朗运动间接地证实了液体分子的无规则运动。（2）布朗运动随温度升高而愈加激烈，在扩散现象中，也是温度越高，扩散进行的越快，而这两种现象都是分子无规则运动的反映。这说明分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子无规则运动越激烈。所以通常把分子的这种无规则运动叫做热运动。布朗运动的三个主要特点：永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。产生布朗运动的原因：它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。 例5. 关于布朗运动的下列说法中，正确的是（）。A布朗运动就是液体分子的热运动B布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒内的分子的无规则热运动C温度越高，布朗运动越激烈D悬浮颗粒越小，布朗运动越激烈 例6. 如图是观察记录做布朗运动的一个微粒的运动路线。从微粒在A点开始记录，每隔30s记录下微粒的一个位置，得到B、C、D、E、F、G等点，则微粒在75s末时的位置（ ）。A一定在CD连线的中点B一定不在CD连线的中点C可能在CD连线上，但不一定在CD连线的中点D可能在CD连线以外的某点变式题：做布朗运动实验，得到某个观测记录如图。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例7.关于布朗运动，下列说法正确的是（）A布朗运动是指微粒的无规则运动B布朗运动是指液体分子的无规则运动C布朗运动说明了微粒分子的无规则运动D微粒越小，液体温度越高，布朗运动越剧烈，说明分子的无规则运动越剧烈。解析：关于布朗运动问题应从实质、成因、影响因素上认识。应指出的是利用一般的光学显微镜是不能观察到分子的，而只能看到悬浮在液体中的微粒，所以我们看到的做无规则运动的“小颗粒”应是悬浮在液体中的微粒。因此选项A正确，而选项B是错误的。微粒中分子包含在微粒内部，对整个微粒的作用力合力为零。因此不能改变微粒的运动状态，微粒的运动也就不能说明微粒分子的运动，故C选项错误。当微粒足够小时，它受到来自各个方向液体分子的撞击是不平衡的，出现无规则运动。微粒越小，在大量分子撞击作用下越容易改变运动状态，液体温度越高，分子无规则运动越剧烈，从而导致分子对微粒的撞击力越大，撞击也越频繁。所以微粒小，液体温度高都是造成微粒无规则运动加剧的原因，故D选项正确。三、分子间的相互作用力 1. 分子之间是有空隙： 实验事实： .长玻璃管内，分别注入水和酒精，混合后总体积减小。 . U形管两臂内盛有一定量的水(不注满水)，将右管端橡皮塞堵住，左管继续注入水，右管水面上的空气被压缩。. 有人用两万标准大气压的压强压缩钢筒内的油，发现油可以透过筒壁溢出。2. 分子之间存在着引力和斥力：.实验事实：.两个圆柱体形铅块，当把端面刮平后，让它们端面紧压在一起，合起来后，它们不分开，而且悬挂起来后，下面还可以吊起一定量的重物。.还有平时人们用力拉伸物体时，为什么不易拉断物体。. 固体和液体很难被压缩，即使气体压缩到了一定程度后再压缩也是很困难的；用力压缩固体(或液体、气体)时，物体内会产生反抗压缩的弹力。这些事实都是分子之间存在斥力的表现。 . 分子间引力和斥力的大小跟分子间距离的关系： .经过研究发现分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些，如图1中两条虚线所示。.由于分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。在图1图象中实线曲线表示引力和斥力的合力(即分子力)随距离变化的情况。当两个分子间距在图象横坐标距离时，分子间的引力与斥力平衡，分子间作用力为零，的数量级为m，相当于位置叫做平衡位置。分子间距离当r时，引力和斥力都随距离的增大而减小，但是斥力减小的更快，因而分子间的作用力表现为引力，但它也随距离增大而迅速减小，当分子距离的数量级大于m时，分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略不计了。在图2中表示分子间距离r不同的三种情况下，分子间引力斥力大小的情况。例8. 分子之间既有引力又有斥力，这两种力是不是总会互相抵消呢？分析：可从分子间引力和斥力的范围来考虑。解析：不会。这两种力的作用范围不同，一般地说，当分子间的距离小于10-10m时，斥力起主要作用；当分子间的距离大于10-10m时，引力起主要作用，引力和斥力都随着距离的增大而减少得很快，当分子之间的距离大于分子直径的10倍时，分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略了。只有当分子间距离等于10-10m时，引力才等于斥力，分子处于受力平衡状态。例9.两块光滑干燥的玻璃，紧贴在一起不能结合成一整块，是因为（ ）A玻璃的分子运动缓慢B玻璃是固体，固体分子间不存在作用力C两块玻璃分子间距离太小，作用力主要表现为斥力D两块玻璃分子间距离太大，作用力太小点拨：由分子动理论的初步知识可知，分子的体积极其微小所以分子间的距离也非常小，通常只有百亿分之几米，所以两块光滑干燥的玻璃紧贴在一起不能结合一整块的原因，是因为两块玻璃接触面的绝大多数分子间距离远大于分子直径的10倍，这些分子间没有作用力，即使少数分子间距较小，作用力也十分微弱变式题1：用分子动理论的知识解释下列现象：(1)洒在屋里的一点香水，很快就会在屋里的其他地方被闻到。(2)水和酒精混合后，总体积减小。(3)高压下的油会透过钢壁渗出。(4)温度升高，布朗运动及扩散现象加剧。(5)固体不容易被压缩和拉伸。变式题2：把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面(如图3)。如果你想使玻璃板离开水面，用手向上拉橡皮筋，拉动玻璃板的力是否大于玻璃板受的重力?动手试一试，并解释为什么?解析：拉力会大于玻璃板的重力。玻璃板离开水面时水会发生分裂，由于水分子之间有引力存在，外力要克服这些分子引力造成外界拉力大于玻璃板的重力。玻璃板离开水面后，可以看到玻璃板下表面上仍有水，说明玻璃板离开水时，水层发生断裂。 例10：下面四种说法中，正确的是 （ ）A温度越高，扩散得越快B扩散只能在气体中进行C液体分子间只存在引力D固体分子间只存在斥力分析：这是考查分子动理论的选择题，正确的选择取决于对分子动理论的正确理解。具体地说，这里主要考查对分子动理论“分子永不停息地无规则运动”和“分子间存在着相互作用的引力和斥力”两方面内容的理解。首先要明确无论固体、液体和气体都是由分子组成的，分子又是永不停息地作无规则运动，这种运动的快慢是和温度高低有关，由此，即强判定A、B两个选项中A是正确的，B是错误的。再就是要明确分子相互作用的引力和斥力是同时存在的，相互作用的引力大，斥力也大；引力小，斥力也小。分子间不可能只有引力而没有斥力，也不可能只有斥力而没有引力。因此，C、D两个选项都是错的。解：应当选A。变式题1：固体和液体很被压缩的原因是 （ ）A分子间存在着斥力B分子间无空隙C分子在不停地运动D分子间无引力分析：分子间总是同时存着相互作用的引力和斥力的，只是在某一时刻是分子引力占优势还是分子斥力占优势，要由分子间的距离确定。故D是错误的。酒精与水混合后总体积减小的实验，表明了分子间存在着空隙，故B也是错误的，“分子在不停地运动的”这句话本身不错。解：C对。变式题2：当两个分子从靠近得不能再靠近起，距离逐渐增大，直到它们间的相互作用力可忽略为止。对于这一过程中分子力的描述不正确的是（）A分子间的斥力在逐渐减小B分子间的引力在逐渐减小C分子间相互作用力的合力在逐渐减小D分子间相互作用力的合力先是减小，然后增大到某一最大值，又减小到零。 解析：当分子间距rr0时，分子力（引力、外力的合力）随r增大而减小，当分子间距rr0时，分子力表现为引力，当分子间距增大时，分子力先增大，到某一最大值后，又逐渐减小至零。故A、B、D选项正确，C选项错误。 变式题3：关于分子力，下列说法中正确的是（ ）碎玻璃不能拼合在一起，说明分子间斥力起作用将两块铅压紧以后能连成一块，说明分子间存在引力水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在的引力固体很难拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力变式题4：下面关于分子间的相互作用力的说法正确的是( )分子间的相互作用力是由组成分子的原子内部的带电粒子间的相互作用而引起的分子间的相互作用力是引力还是斥力跟分子间的距离有关，当分子间距离较大时分子间就只有相互吸引的作用，当分子间距离较小时就只有相互推斥的作用分子间的引力和斥力总是同时存在的。温度越高，分子间的相互作用力就越大 变式题5：稻草一拉就断，而铁丝不易拉断。按照分子动理论的观点，这是因为（ ）A稻草的分子间没有引力，铁丝的分子间有引力B稻草、铁丝的分子间都存在着引力，但稻草分子的引力远小于铁丝分子间的引力C稻草的分子间存在斥力，铁丝的分子间没有斥力D稻草具有“一拉就断”的性质。分析：分子间同时存在着相互作用的引力和斥力。A、C对于分子只存在某一种相互作用的说法是不正确的。D并不能根据分子动理论的观点说明为什么一拉就断。B指出虽然它们分子间都存在着引力，但稻草分子间的引力小得多。故B选项对。例11. 扩散现象证明了（ ）A分子有一定大小B分子间有相互作用C分子有一定质量D分子永不停息地在做无规则的运动分析：扩散现象是指不同的物质互相接触时，彼此进入对方的现象，大量事实证明，气体、液体、固体都能发生扩散现象，表明气体、液体、固体的分子都在不停地运动。故应选D。变式题1：下列说是错误的是 （ ）A酒精和混合后，总体积变小了。这说明分子间有空隙B当温度降低到0时，水分子的运动停止C咸鱼放在水里泡一段时间会变淡一些，这是因为咸鱼中的盐分子有一部分扩散到水里去了D温度越高，分子的无规则运动越剧烈分析：将分子动理论转化为解释本题中的现象，分子的无规则运动是永不停息的，故B是错误的，其余皆正确。变式题2：汽车行驶时，带起一股灰尘在空中飞舞，这是否就是灰尘的分子运动？分析：分子是具有物质的化学性质的最小微粒，它的体积和质量都极小，肉眼能看见有灰尘不是分子，故不是灰尘的分子运动。变式题3：下列事实能说明分子在不停运动的是 （ ）A在长期堆煤的墙角，地面和墙壁都染上了一层黑色，即使用小刀刮去一薄层墙皮，里面仍呈现黑色B炒菜时放点盐，菜就有了咸味C扫地时扬起许多灰尘D固体和液体难以被压缩分析：在初中的物理学习中，主要强调了扩散现象证明了分子的不停运动。故选项A、B正确。C中的灰尘不是分子，故不是灰尘的分子运动，D不能说明分子的运动。即C、D选项错。变式题4：在下面所列举的生活现象中，不能说明分子运动的是（ ）A用扫帚扫地时，能看见从门窗射进的阳光中尘土飞扬B在医院的走廊里随处都可闻到消毒水的气味C洒在地上的水，过一会儿就干了D把糖放入一杯水中，水就会有甜味了解析：扫地时看见的尘土飞扬是扫帚扫起来的，它不是分子做不停息无规则运动的结果；在医院的走廊里闻到消毒水的气味是消毒水中扩散出来的；洒在地上的水，由于扩散到空气中去而干了；糖放入一杯水中，糖扩散到水中使水变甜答案：A点评：分子是很小的，人们用眼睛不能直接观察到分子的运动所以，人们生活中能用眼睛观察到的现象，不是分子的运动。变式题5：下列现象中属于扩散现象的是( )A将面粉放在水中搅成浆状B用来包铅块的纸经过较长时间会变黑C洒水车向马路上喷水D冬天湖面上的雾向四处飞散点评：扩散现象指的是不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象，它是物质分子无规则运动的直接结果，它不同于用机械的方法对物体进行搅拌或因重力、风力等动力使物体发生的宏观运动。变式题6：下列叙述中能说明温度越高分子的无规则运动越剧烈的是（ ）A腌咸蛋时，放盐后要过较长时间蛋才变咸：炒菜时，放盐后菜很快就有了咸味B气温高时，植物生长快些 C洗过的衣服在夏天比冬天干得快 D固体的体积随温度降低而缩小 分析:腌蛋或炒菜时，蛋或菜变咸，是由于盐分子运动扩散的结果。炒菜时菜很快就有了咸味，表明温度越高，分子运动越剧烈，因而扩散运动加剧，C表明液体的温度越高，蒸发越快，这也表明温度高时液体分子的无规则运动加剧，因而能挣脱液面其它液体分子的吸引而跑到液体外面，成为气体分子的机会越多，固体分子之间的距离很小，相互作用力很大，故固体分子一般只能在其平衡位置附近振动，温度降低时，固体体积积缩小，表明了温度降低时分子间的平均距离减小，即振动减弱，反之，温度升高，分子的无规则运动加剧，这时固体的体积就会增大，故A、C、D都是正确的。但B与分子运动无关。 第二部分：物体的内能1 分子的动能、温度：.分子动能：组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能。 .分子热运动的平均动能:物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能 。物体内大量分子不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小不同。由于热现象是大量分子无规则运动的结果，所以研究个别分子运动的动能是没有意义的。而研究大量分子热运动的动能，需要将所有分子热运动动能的平均值求出来，这个平均值叫做分子热运动的平均动能。.温度:宏观含义：温度是表示物体的冷热程度微观含义：（即从分子动理论的观点来看）：温度是物体分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动的平均动能越大学习布朗运动和扩散现象时，我们知道布朗运动和扩散现象都与温度有关系，温度越高，布朗运动越激烈，扩散也加快。依照分子动理论，这说明温度升高后分子无规则运动加剧。用上述分子热运动的平均动能来说明，就是温度升高，分子热运动的平均动能增大。如果温度降低，说明分子热运动的平均动能减小。因此从分子动理论观点来看，温度是物体分子热运动的平均动能的标志。“标志”的含义是指物体温度升高或降低，表示了物体内部大量分子热运动的平均动能增大或减小。温度不变，就表示了分子热运动的平均动能不变。其他宏观物理量如时间、质量、物质种类都不是分子热运动平均动能的标志。但是，温度不是直接等于分子的平均动能。另一方面，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。我们知道，温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度，而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观含义。需要注意：.同一温度下，不同物质分子的平均动能都相同但由于不同物质的分子质量不一定相同所以分子热运动的平均速率也不一定相同。.温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同。.在同一个温度下，物体分子的速度绝大部分分布在某个值附近，但总是有小部分速度很大的和速度很小的。2分子势能:.分子势能定义：由于分子间存在着相互作用力，并由它们的相对位置决定的能叫做分子势能。如果分子间距离约为10-10m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0。当分子距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大。这种情形与弹簧被压缩时弹性势能增大是相似的。如果分子间距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大。这种情况与弹簧被拉伸时弹性势能增大是相似的。.分子在平衡位置处是分子势能最低点。从以上两种情况综合分析，分子间距离以r0为数值基准，r不论减小或增大，分子势能都增大。所以说，分子在平衡位置处是分子势能最低点。如果分子间距离是无限远时，取分子势能为零值，分子间距离从无限远逐渐减少至r0以前过程，分子间的作用力表现为引力，而且距离减少，分子引力做正功，分子势能不断减小，其数值将比零还小为负值。当分子间距离到达r0以后再减小，分子作用力表现为斥力，在分子间距离减小过程中，克服斥力做功，使分子势能增大。其数值将从负值逐渐变大至零，甚至为正值。分子势能随分子间距离r的变化情况可以在图的图象中表现出来。从图中看到分子间距离在r0处，分子势能最小。既然分子势能的大小与分子间距离有关，那么在宏观上什么物理量能反映分子势能的大小变化情况呢？如果对于确定的物体，它的体积变化，直接反映了分子间的距离，也就反映了分子间的势能变化。所以分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。.决定分子势能的因素：1. 从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关。2. 从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关。.一般选取两分子间距离很大（ r10r0 ）时，分子势能为零.在rr0的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至r0过程中，分子力做正功，分子势能减小.在rr0的条件下，分子力为斥力，当两分子间距离增大至r0过程中，分子力也做正功，分子势能也减小.当两分子间距离rr0时，分子势能最小。例12.用表示两个分子间的距离，表示两个分子间的相互作用势能当时两分子间的斥力等于引力设两分子距离很远时0（ ） 当时，随的增大而增加。当时，随的减小而增加。当时，不随而变 。 当时，0。例13.根据分子运动论，物质分子之间的距离为时，分子间的引力与斥力大小相等，以下关于分子势能的说法正确的是( )A当分子间距为时，分子具有最大势能，距离增大或减小，势能都变小。B当分子间距离为时，分子具有最小势能，距离增大或减小，势能都变大。C分子间距越大，分子势能越大，分子间距越小，分子势能越小。D分子间距越大，分子势能越小，分子间距越小，分子势能越大。解析：分子热能是由分子间距决定的。在r10r0时，分子间无相互作用，设此处的势能为零，在r减小时，引力做正功，分子势能减小。当r=10r0时，分子势能达到最小；当r10r0时，r减小，外力做负功，分子势能增加，故B选项正确。A、C、D错误。点评：分子势能是由分子间距决定的。分子势能EP与分子间距r的关系如下图像所示：例14. 下列说法中正确的是 ( )A. 温度是物体分子热运动的平均动能的标志B. 温度低的物体分子运动的平均速率小C. 做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大D. 温度低的铜块与温度高的铁块相比，分子平均动能小解析：因为温度是物体分子热运动的平均动能的标志，所以不论什么物质，只要是温度相同，其分子平均动能就相同。温度高的物质的分子平均动能比温度低的物质的分子平均动能要大。分子平均动能只取决于温度高低，与物质性质无关。故本题正确答案是A、D选项。 3物体的内能： .内能的定义：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体不论温度高低，都具有内能。如：火山,温度很高,分子运动很剧烈,有内能。冰块虽然温度很低,但其内部的分子仍在做无规则运动,所以它也具有动能.决定物体内能的因素：.从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数（或质量）、温度和体积三个因素决定。.从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数，分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。物体的内能跟机械能的区别：.能量的形式不同物体的内能和物体的机械能分别跟两种不同的运动形式相对应，内能是由于组成物体的大量分子的热运动及分子间的相对位置而使物体具有的能而机械能是由于整个物体的机械运动及其与它物体间相对位置而使物体具有的能。.决定能量的因素不同内能只与物体的温度和体积有关，而与整个物体的运动速度路物体的相对位置无关机械能只与物体的运动速度和跟其他物体的相对位置有关，与物体的温度体积无关。.一个具有机械能的物体，同时也具有内能；一个具有内能的物体不一定具有机械能 例15.有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子平均速率比乙气体内平均速率大，则（）A甲气体温度，一定高于乙气体的温度B甲气体温度，一定低于乙气体的温度C甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的D甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快解析：A认为气体分子平均速率大，温度就高，这是对气体温度的微观本质的错误认识，气体温度是气体分子平均动能的标志，而分子的平均动能不仅与分子的平均速率有关，还与分子的质量有关。本题涉及两种不同气体（即分子质量不同），它们的分子质量无法比较因而无法比较两种气体温度的高低故A、B错，C正确，速率的平均值大，并不一定每个分子速率都大，故D错所以，正确选项是C 。.改变内能的方法：.热传递：温度不同的两个物体互相接触，低温物体温度升高，高温物体温度的降低，这个过程叫热传递热传递发生条件: 物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。传递方向：能量从高温处转移到低温处。.热传递的三种方式：传导、对流、辐射 热传递的实质：内能的转移的过程，发生热传递时:高温物体-放出热量-内能减少。低温物体吸收热量-内能增加。.做功：做功也改变物体的内能实验1：空气压缩引火对空气做功 ，空气的内能增大，温度升高 达到硝化棉的着火点结论：对物体做功，物体的内能增大实验2:空气推动塞子 现象瓶口出现雾空气对塞子做功，空气的内能减少，空气的温度下降，里面的水蒸气液化成小水珠。结论：物体对外做功，物体的内能减少做功的实质：内能和其他形式的能之间的转化的过程，能的形式发生改变。热传递和做功,改变内能上是等效的.例16.关于内能的概念下列说法中正确的是( ).A.温度高的物体,内能一定大B.物体吸收热量,温度一定升高C.100C的水变成100C水蒸气,内能一定增大D.物体克服摩擦力做功,内能一定增大解析：决定内能的因素不光是温度因素，因此温度高的物体,内能不一定大，即A错。物体吸收热量可能对外做功，因此温度不一定升高，即B错。物体克服摩擦力做功,可能对外放热，内能不一定增大，即D错。故C对。例17.以下例子中，属于机械能转化为内能的是（ ）A、冬天人站在太阳光下感到暖和B、水沸腾时，水蒸气冲开壶盖C、用锉刀锉铁皮，铁皮和锉刀都发热D、点燃爆竹的导火线后，爆竹腾空飞起变式题1：下列事例中，属于做功改变物体内能的是（）A冬天晒太阳感觉暖和 B冬天两手互相摩擦，手感觉暖和C冬天围着火炉烤火感觉暖和 D冬天在暖气房里感觉暖和变式题2：下列现象中，利用内能做功的是（ ）A.冬天在户外时两手相互搓一会儿就暖和了B.刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花C.火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起D.盛夏在烈日之下的柏油路面被晒熔化了变式题3：在下面的四幅图中,属于利用热传递改变物体内能的是 ( ) A.钻木取火 B.双手摩擦生热C.锯木头时锯子发热 D.烧水时水温升高变式题4：一把钢直尺的温度升高了，则（ ）A、一定有热量传给钢直尺，使钢直尺的内能增加B、一定有物体对钢直尺做功，使钢直尺的内能增加C、一定有做功或热传递发生，使钢直尺的内能增加D、不可能同时存在做功和热传递，使钢