1 热学—2021届高中物理一轮复习暑假专题学案（选修3-3）

1、一轮复习暑假专题-选修3-3学案1热学一、分子动理论内能1.分子动理论的基本观点、阿伏加德罗常数(1)物体是由组成的 a.分子的直径(视为球模型)数量级为m。 b.分子的质量数量级为kg。 (2)热运动:分子地做叫作热运动。 特点:分子的无规则运动和有关,越高,分子运动越。 (3)分子间存在着相互作用力a.分子间同时存在,实际表现的是它们的。 b.引力和斥力都随分子间距离的增大而,但斥力比引力变化得。 (4)阿伏加德罗常数:1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA=mol-1;阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观

2、物理量的桥梁。 【易错警示】布朗运动不是分子的运动,而是悬浮在液体(或气体)中颗粒的运动,是宏观现象。2.布朗运动与扩散现象(1)布朗运动:研究对象悬浮在液体或气体中的; 运动特点;  相关因素,; 物理意义说明或分子永不停息地做无规则的热运动。 (2)扩散现象:相互接触的物体分子的现象。 产生原因:分子永不停息地做无规则运动。实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象,温度越高,扩散现象越明显。3.温度、内能(1)温度和温标a.一切达到热平衡的系统都具有相同的。 b.

3、两种温标:摄氏温标和热力学温标。关系:T=。 (2)分子的动能a.分子动能是所具有的动能。 b.分子热运动的平均动能是所有分子热运动动能的,是分子热运动的平均动能的标志。 c.分子热运动的总动能是物体内分子热运动动能的。 (3)分子的势能: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位置决定的能。分子势能的决定因素:微观上决定于和分子排列情况;宏观上决定于和状态。 (4)物体的内能:物体中所有分子和的总和,是状态量。 a.决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的和决定,即由物体内部状态决定;物体的内能与物体的位置高低、运动

4、速度大小无关。 b.改变物体内能的两种方式:和。 【温馨提示】当两个分子从无穷远逐渐靠近时,分子力先增大后减小再增大;分子力先做正功,后做负功;分子势能先减小后增大。4.用油膜法估测分子的大小主要测量量及测量方法(1)油膜体积的测定积聚法:由于一滴纯油酸中含有的分子数很多,形成的单分子层所占面积太大,不便于测量,故实验中先把油酸溶于酒精,稀释,测定其浓度,再测出1 mL酒精油酸溶液的滴数,取其一滴用于实验,最后计算出一滴溶液中含有的纯油酸的体积作为油膜的体积。(2)油膜面积的测定:将画有油酸薄膜轮廓的有机玻璃板取下放在坐标格纸上,以一定边长的方格为单位,数出轮廓内正方形的格

5、数(不足半格的舍去,超过半格的计为1格),计算出油膜的面积S。答案：大量分子10-1010-26永不停息无规则运动温度温度剧烈引力和斥力分子力合力减小快6.02×1023小颗粒无规则、永不停息颗粒大小温度液体气体彼此进入对方温度t+273.15 K分子热运动平均值温度所有总和分子间距离体积热运动的动能分子势能温度体积做功热传递二、微观量估算的两种建模方法1.分子的两种模型(1)球体模型:直径d=36V0(常用于固体和液体)。(2)立方体模型:边长d=3V0(常用于气体)。对于气体分子,d=3V0的值并非气体分子的大小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离。2.宏观量与微观量的相互关系

6、(1)微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。(2)宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度。(3)相互关系一个分子的质量:m0=MNA=VmolNA。一个分子的体积:V0=VmolNA=MNA(注:对气体,V0为分子所占空间体积)。物体所含的分子数:N=VVmol·NA=mVmol·NA或N=mM·NA=VM·NA。3.阿伏加德罗常数NA是一个联系宏观与微观的桥梁。如:作为宏观量的摩尔质量M、摩尔体积Vmol、密度和作为微观量的分子直径d、分子质量m、每个分子的体积V0等就可通过阿伏加德罗常数联系起来。三、布

7、朗运动与分子热运动扩散现象、布朗运动与热运动的比较现象扩散现象布朗运动热运动活动主体分子微小固体颗粒分子区别分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种质之间,可用肉眼看到比分子大得多的微粒的运动,只能在液体、气体中发生,可用显微镜观测分子的运动,不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是无规则运动;都随温度的升高而更加剧烈联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动四、分子动能、分子势能和内能1.分子力、分子势能与分子间距离的关系分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0)。(1)当r>r0时,分子力表现为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增

8、加。(2)当r<r0时,分子力表现为斥力,当r减小时,分子力做负功,分子势能增加。(3)当r=r0时,分子势能最小。【易错警示】要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似,但意义不同,不要混淆。2.物体的内能改变内能的方式3.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较能量分子动能分子势能内能机械能定义分子无规则运动的动能分子间相对位置决定的势能所有分子动能和分子势能的总和物体的动能、重力势能和弹性势能的统称决定大小的因素温度分子间距温度、体积、物质的量跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关备注温度、内能等物理量只对大量分子才有意义,对单个或少量分子没有实际意义【温馨提示】判断

9、分子势能变化的两种方法:方法一,利用分子力做功判断,分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加。方法二,利用分子势能Ep与分子间距离r的关系图线判断。任何物体都有内能。物体的内能与温度、体积、物质的量等因素有关。可根据热传递情况,分析冰与水的内能大小。课堂练习1.(多选)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是()。A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动C.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速D.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的2.(2017海南卷,15)(多选)关于布朗运动,下列说法正确的是(

10、)。A.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动B.液体温度越高,液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈C.在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸,都会发生布朗运动D.液体中悬浮微粒的布朗运动使液体分子永不停息地做无规则运动E.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的3.(2018湖北荆州8月月考)(多选)下列说法正确的是()。A.水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现B.气体总是很容易充满容器,这是分子间存在斥力的宏观表现C.两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这是分子间存在引力的宏观表现D.用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,这是分子间存在引力的宏

11、观表现4.(2018山东东营10月模拟)(多选)两个相邻的分子间同时存在着引力和斥力,它们随分子间距离r的变化关系如图所示。图中虚线是分子斥力和分子引力的曲线,实线是分子合力的曲线。当分子间距离r=r0时,分子间的合力为零,则图中关于两个分子组成的系统的分子势能Ep与分子间距离r的关系曲线可能正确的是()。5. (多选)关于“用油膜法估测分子大小”的实验,下列说法中正确的是()。A.单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径B.实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水面,再把痱子粉撒在水面上C.处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径D.实验时,先将1 cm3的油酸滴入300 c

12、m3的纯酒精中,制成油酸酒精溶液,再取一滴该溶液滴在撒有痱子粉的水面上,测量所形成的油膜面积6.在用油膜法估测分子直径的实验中,不一定会使测算结果偏大的操作是()。A.配制的油酸浓度过高B.圆盘中遗留的油污没有清洗干净C.撒的痱子粉过多D.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格一轮复习暑假专题-选修3-3学案1热学参考答案1.BC 碳素墨水滴入清水中,观察到的布朗运动是液体分子不停地做无规则撞击碳悬浮微粒,悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡的导致的无规则运动,不是由于碳粒受重力作用,A项错误;混合均匀的过程中,水分子做无规则的运动,碳粒的布朗运动也是做无规则运动,B项正确;当

13、悬浮微粒越小时,悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡表现的越强,即布朗运动越显著,所以使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行得更迅速,C项正确;墨汁的扩散运动是由于微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡引起的,D项错误。2.ABE 布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动,故A项正确。液体温度越高,分子热运动越剧烈,液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈,故B项正确。悬浮颗粒越大,惯性越大,碰撞时受到的冲力越易平衡,所以大颗粒布朗运动不明显,C项错误。布朗运动是悬浮在液体中颗粒的无规则运动,而不是液体分子的无规则运动,故D项错误。布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的

14、不平衡引起的,故E项正确。3.AD 水是液体,铁棒是固体,正常情况下它们分子之间的距离都为r0,分子间的引力和斥力恰好平衡。当水被压缩时,分子间距离由r0略微减小,分子间斥力大于引力,分子力表现为斥力,其效果是水的体积很难被压缩。当用力拉铁棒两端时,铁棒发生很小的形变,分子间距离由r0略微增大,分子间引力大于斥力,分子力表现为引力,其效果为铁棒没有断,A、D两项正确。气体分子永不停息地做无规则运动,能够到达容器内的任何空间,所以很容易就充满容器,由于气体分子间距离远大于r0,分子间几乎无作用力,B项错误;抽成真空的马德堡半球,之所以很难拉开,是由于球外大气压力对球的作用,C项错误。4.BC 若分子间距离r>r0,则分子间表现为引力,当分子间距离r减小时,分子力做正功,分子势能减小;若r<r0,则分子间表现为斥力,当分子间距离r减小时,分子力做负功,分子势能增大;当r=r0时,分子势能最小。考虑取不同情况作为分子势能为零的点,B、C图象可能是正确的。5.AD 实验时先将痱子粉撒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴入水面,B项错误;处理数据时,先计算出一滴油酸酒精溶液中所