高三物理一轮复习：分子热运动

分子热运动基本概念和规律应用物质由_分子组成实验基础：_分子大小质量：_直径：_有关分子的计算NA：_估算模型：_相关公式：_分子做_运动实验基础：_运动与_有关分子间存在_分子力实验基础：_概念：_与r关系：_分子动理论知识网络：分子动理论物质由大量分子组成1）分子的大小2）分子的质量3）阿伏伽德罗常数分子间同时存在引力和斥力r=ro 分子力为零rro 分子力为斥力rro 分子力为引力分子永不停息地做无规则的运动1）扩散运动2）布朗运动rro 分子力为引力气体分子运动特点气体状态参量:PV=nRT分子动能（温度是平均动能高低的标志）分子势能（与分子间距有关）物体内能其他形式能其它物体部分内能做功W热传递Q能的转化和守恒定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第三定律命题分析：本章内容在2004年高考大纲中均属于“I级”要求.因此本章内容在高考中不会出难题和怪题.分子动理论、热和功这部分内容主要考查对基本概念的理解,只能出选择题或填空题.复习策略：在高考说明中,对本章的要求都是了解内容.我们在复习时就应该以掌握基本概念为重点.讨论本章的问题应以气体为主要研究对象，虽然2003年高考说明中只要求定性了解气体的体积、压强和温度之间的关系,但是2004年新考钢没有提到不要求计算,因此少量做一点难度不大的计算题还是必要的.应用热力学第一定律表达式讨论问题很方便,还是掌握为好.第一专题 分子热运动知识要点：2.分子热运动1.实验基础布朗运动扩散运动现象：规律：不停息，无规则，微粒越小、T越高越明显产生原因：实质：2.与物体的温度有关1）分子大小一一极小数量级：测量方法：估算模型：2）分子质量一一很小数量级：NA=Mmol/m分子3）分子数目一一极多NA是联系宏观和微观的桥梁联系宏观和微观的方式：NA=Vmol/V分子1.物质是由大量分子组成的3.分子间的相互作用力 1）特点：1f引、f斥同时存在， 2都随r的增大而减小, 3随r的减小而增大,但f斥比f引变化快.F引F斥F引F斥F引F斥当分子间距rro并逐渐增大时,引力和斥力都减小,但斥力减小快,分子力合力为引力C. 当rro并逐渐增大时,分子引力增大,斥力减小,分子的合力为引力D. 当rO为斥力,FO为引力,a、b、c、d为轴上四个特定的位置.现把乙分子从处由静止释放,则(BC)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,两分子相互间的分子势能一直减少D. 乙分子由b到d的过程中,两分子间的分子势能一直增加评注:本题除考查分子力变化规律外,还考查力和运动的关系,势能变化与做功的关系势能的大小与物体间的距离关系有一共同规律,无论是重力势能、弹性势能、分子势能还是电势能,当距离发生变化时,它们间的作用力若做正功,势能都要减小,若做负功,势能都要增大.第二专题 物体的内能 能量守恒定律 热力学定律分子动能定义：分子做无规则运动而具有的动能E平: 物体内所有分子动能的平均值 .衡量的标志：1、物体的内能 （n、T、V)分子势能定义：由相互作用的分子之间的相对位置决定的势能微观上：与分子间距有关rr0 r、EP宏观上：与物体的V有关决定因素：2.内能的变化标志：T、V的变化做功：U = W 能量转化热传递：U = Q=cmt 能量转移方式：知识要点：3、能的转化和守恒定律：(1)内容:能在转化和转移过程中总量不变.物体吸热Q为正，反之为负外界对物体做功W为正，反之为负内能增加U为正，反之为负U=W+Q第一定律：第二定律：两种表述：1.不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他 变化. (热传递的方向性)2.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起 其他变化.二类永动机不可能制成.( E机与U转化的方向性 )意义：揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性.（P86二、三段）第三定律：热力学零度不可达到.热力学三定律4. (2)意义:能的转化和守恒定律说明第一类永动机不可能制成.例1：（2004湖北湖南）一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外作功，则此过程的末态与初态相比 （D ） A气体内能一定增加 B.气体内能一定减小 C. 气体内能一定不变 D.气体内能是增是减不能确定评注:热力学第一定律研究的是功、热量和内能之间的关系,是能量守恒定律在热学中的反映.在应用时要特别注意符号规则.训练1：(2002年江苏)一个带活塞气缸内盛有一定量的气体.若此气体的温度随其内能的增大 而升高,则() A.将热量传给气体,其温度必升高 B.压缩气体,其温度必升高 C.压缩气体,同时气体向外界放热,其温度必不变 D.压缩气体,同时将热量传给气体,其温度必升高训练2：(2003年全国) 如图所示,固定容器及可动活塞P都是绝热的,中间有一导热的固定隔板 B,B的两边分别盛有气体甲和乙,现将活塞P缓慢地向B移动一段距离,己知气体的温度随其内能的增加而升高,则在移动P的过程中(C) A.外力对乙做功;甲的内能不变 B.外力对乙做功;乙的内能不变 C.乙传递热量给甲;乙的内能增加 D.乙的内能增加;甲的内能不变甲乙BP例2：(2004年天津)下列说法正确的是（D）A.热量不能由低温物体传递到高温物体B.外界对物体做功,物体的内能必定增加C.第二类永动机不可能制成,是因为违反了能量守恒定律D.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化评注:第二定律的实质：自然界中热现象宏观过程都具有方向性；其两种表述具有等效性。训练3：若热机从热源吸收热量为Q,对外做功为W,定义W/Q为热机效率,则值为（D） A.可以是100% B.可以大于100% C.可以大于或等于100% D.一定小于100%5、能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象（从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性）.6、能源：常规能源主要有_、_、_; 新能源主要有_、_、_三点一法：1.功与热传递的异同1）相同点:它们在引起物体内能的变化上是等效的. 2）不同点:热传递是内能的转移；做功是其他形式的能与物体内能间的转化。例3：下列说法中正确的是(A)A.做功和热传递在改变物体内能时是等效的B.做功和热传递在改变物体内能上本质相同C.热传递时,热量从内能大的物体传递到内能小的物体D.达到热平衡时,两物体的内能一定相同2.内能和机械能：1)内能：由微观运动状态决定（n、T、V) 2)机械能：跟宏观运动状态、参考系、EP=0的选取有关（、h）3.内能、温度、热量、热能：温度和内能是状态量,热量则是过程量,热传递的前提条件是存在温差,传递的是热量,实质上是内能的转移. 1）温度：物体的冷热程度，大量分子热运动的宏观表现，对个别分子来说温度无意义。 2）内能:物体内所有分子动能和势能的总和,由大量分子的热运动和分子的相对位置决定. 3）热量:是指热传递过程中,内能的改变量,热量用来量度热传递过程中内能转移的量. 4）热能:是内能通俗的说法.例4：关于物体内能及其变化,下列说法正确的是 (B) A.物体的温度改变时,其内能必定改变 B.物体对外做功,其内能不一定改变,向物体传递热量,其内能不一定改变 C.对物体做功,其内能必定改变；物体向外传出一定热量其内能必定改变 D.若物体与外界不发生热交换,则物体的内能必定不改变4.分子EP与V有关：1）rr0 r、EP例5：对于物体体积跟物体分子势能的关系,下列说法中正确的是 (CD)A.物体体积增大时分子势能一定增大B.物体体积增大时分子势能一定减小 C.物体体积增大时分子势能可能不变D.物体体积增大时分子势能可能增太也可能减小5.能的转化和守恒定律与力学知识综合问题的分析能力培养1）任何能的转化都是在做功过程中完成的.2）能量转化的多少可以用做功的多少来量度,即功是能量转化的量度.3）能的转化观点是沟通不同运动形式的重要纽带.例6：质量为m=lOg的子弹的水平射人静止悬挂着的质量M=1kg的沙袋内,沙袋摆角=60角,摆长L=lm.子弹射入沙袋的产生的热量80%被子弹吸收,子弹的温度升高多少度?(子弹的比热为C=378J/kg.)g取10m/s2,不计空气阻力. (106.9 )思考: 子弹射入沙袋的过程中,动量严格守恒吗? 为什么我们认为在此过程中,系统动量守恒? 此过程中,机械能严格守恒吗?为什么?ABK训练4：图中容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞,活塞下面是水,上面是大气,大气压强恒定,A、B的底部由带有阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热.原先A中水面比B中的高, 打开阀门,使A中的水逐渐向B中流,最后达到平衡.在这个过程中(D)A. 大气压力对水做功,水的内能增加B. 水克服大气压力做功,水的内能减少C. 大气压力对水不做功,水的内能不变D. 大气压力对水不做功,水的内能增加训练5：100g的水和100g的冰比较,下列说法中正确的是(AB) A.它们的分子数一样多 B.它们的分子平均动能一样大 C.它们的分子势能一样多 D.它们的内能一样大训练：乌鲁术齐市达板城地区风力发电网每台风力发电机4张叶片总共的有效迎风面积为S,空气密度为,设风力发电机的效率(风的动能转化为电能的百分比)为,则每台风力发电机的平均功率p平= （S3/2）第三专题 气体知识要点：1.气体的状态参量：1）温度（宏观和微观含义） 2）压强：1产生:大量气体分子频繁地与器壁碰撞产生的。2定义：大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力. 3影响的因素:A.微观:气体分子的平均动能和分子的密集程度 B.宏观:气体的温度和体积 3）体积： 2.状态变化遵循规律：1）一定m的气体,在T不变的情况下,P增大,V减小；V增大,P减小 2）一定m的气体,在V不变的情况下,T增大,P增大；T减小,P减小. 3）一定m的气体,在P不变的情况下,T增大,V增大；T减小,V减小.3.气体分子运动特点1)分子沿各个方向运动的机会是均等.2)分子速率按“中间多,两头少”的规律分布. 3)在T一定时,某种气体的分子速率分布是确定的,分子有一定的EK平，T越高, EK平越大.三点一法：1.气体压强与大气压强的区别（产生、影响的因素）1）密闭容器中的气体压强与地球的引力无关.2）大气压：1产生：由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生 2影响的因素：地球引力作用. 3地球大气层所受的重力值GP0S地球。例1：、y两容器中装有相同质量的氮气,已知容器中氮气的温度的高于y中氮气的温度,但压强却低于y中氮气的压强.由此可知(ACD) A.中氮气分子的平均动能一定大于y中氮气分子的平均动能 B.中每个氮气分子的动能一定都大于y中每个氮气分子的动能 C.中动能大的氮气分子数一定大于y中.动能大的氮气分子数 D.中氮气分子的热运动一定比y中氮气分子的热运动剧烈2.计算封闭气体的压强（是研究气体状态变化过程中最关键的问题）1）选择封闭气体的液柱或活塞等为研究对象；2）进行受力分析（注意液面或活塞受到的大气压力）； 3）列平衡方程式或牛顿第二定律；4）代入数据求解。说明：连通器原理仅为上述的特殊情况。例1:如图所示,在光滑水平面上放一质量为M,内外壁均光滑的气缸,活塞质量为m,横截面积为S,外界大气压为P0,现对活塞施以水平推力F,活塞与气缸无相对活动时,气缸内气体的压强为多少?3.气体分子的碰撞问题：在“分子动理论”这部分内容中,关系到微观粒子的相互作用时容易与动量、冲量、动量定理和动量守恒相联系。例2：在常温下,氧分子的平均速率约为500m/s,如果一个氧分子以这个速率垂直地打在容器壁上, 并以相同的速率反弹回来,氧分子对容器壁的冲量是多少? 如果常温下某容器内氧气的压强为1atm,试估算1s内打在1cm2面积上的氧分子个数.(假定每个氧分子都以平均速率垂直于容器壁的方向撞击器壁)解析:对氧分子用动量定理有 I=P 即 I=2m=25.310-26500N.s =5.310-23N.s设S面积器壁受n个氧分子碰撞,平均作用力为F,则由动量定理Ft=P得 PSt=2n m 所以 n=PSt/2m =1.881023个训练1：(2002年全国春) 图所示为空气充气泵的工作原理图,设大气压强为P0，气室中的气体压强为p,气室通过阀门S1、S2与空气导管相连接.以下选项中正确的是(C )A.当橡皮碗被拉伸时,pp0,S1关闭,S2开通 B.当橡皮碗被拉伸时,pp0，S1关闭,S2开通 D.当橡皮碗被压缩时,pp0故S2打开.评注:读懂图,理解充气泵室的原理是解题的关键.训练2：(2000年全国)对于一定量的理想气体,下列四个论述中正确的是(B) A.当分子热运动变剧烈时,压强必变大 B.当分子热运动变剧烈时,压强可以不变 C.当分子间的平均距离变大时,压强必变小 D.当分子间的平均距离变大时,压强必变大实验专题 用油膜法估测分子的大小知识要点回顾：一、 实验目的：学习一种测量分子大小的方法 .二、 实验原理：水油酸分子d当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸在水面上散开,在水面上形成一层单分子油膜.如果把分子看成球形,单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径。如图所示是单分子油膜侧面的示意图.如果事先测出油酸液滴的体积V,再测出油膜的面积S,就可以估算出油酸分子的直径d=V/S三、实验器材四、实验步骤 1.向边长约为30cm40cm的浅盘里倒入约2cm深的水,将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上. 2.用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加1mL时的滴数 3.用注射器或滴管将1滴溶液滴在水面上,油酸就在水面上散开,其中的酒精溶于水中,并很 快挥发,油酸在水面上形成如图所示形状的一层单分子纯油酸油膜。4.待油酸薄膜的形状稳定后,将事先准备好的有机玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上画出油酸油膜的形状.5.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油膜面积(求面积时以坐标纸上边长为 1cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个算一个).6.根据配制的酒精油酸溶液的浓度,算出滴溶液中纯油酸的体积V。7.根据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S,即可算出油酸薄膜的厚度,即油酸分子的大小。五注意事项： 1.溶液配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变。 2.酒精油酸溶液的浓度应小于1/1000为宜。 3.癖子粉的用量不要太大,否则不易成功. 4.滴管胶头高出水面就在1cm之内,否则油膜难以形成. 5.要待油膜形状稳定后,再画轮廓。6.做完实验后,把水从盘的一侧边缘倒出,并用少量酒精清洗,然后脱脂棉擦去,最后用水冲洗, 以保持盘的清洁.1.对实验操作步骤的考查例1：在做“用油膜法估算分子直径的大小”实验中,实验简要步骤如下:A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个)再根据方格的边长求出油膜的面积SB.将一滴酒精油酸溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上。C.在浅盘内装人约2cm深的水,然后用痱子粉或石膏粉均匀的撒在水面。D.用公式d=V/S,求出