2021版高三物理一轮复习课件选修33热学第1讲分子动理论内能

1、2021版高三物理一轮复习课件选修3-3热学第1讲分子动理论内能高考导航考点内容要求全国卷三年考情分析201720182019分子动理论与统计观点分子动理论的基本观点和实验依据卷T33(1):分子动理论、温度T33(2):活塞封闭的两部分气体的状态变化卷T33(1):内能、热力学第一定律T33(2):热气球的受力平衡卷T33(1):pV图象、热力学第一定律T33(2):水银封闭气体的状态变化卷T33(1):VT图象、热力学第一定律T33(2):理想气体实验定律卷T33(1):实际气体的内能T33(2):查理定律、盖吕萨克定律卷T33(1):pV图象、热力学第一定律T33(2):玻意耳定律卷T3

2、3(1):热力学第一定律、压强及其相关知识T33(2)气体定律的应用卷T33(1):气体压强的微观解释、pV图象T33(2):力的平衡条件、玻意耳定律的应用卷T33(1):用油膜法估算分子大小的实验T33(2):气体实验定律的应用阿伏加德罗常数气体分子运动速率的统计分布温度、内能固体、液体与气体固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构液体的表面张力现象气体实验定律理想气体饱和蒸汽、未饱和蒸汽、饱和汽压相对湿度热力学定律与能量守恒热力学第一定律能量守恒定律热力学第二定律实验用油膜法估测分子的大小(说明:要求会正确使用温度计)高考导航考点内容要求全国卷三年考情分析201720182第1讲分子动理

3、论内能第1讲分子动理论内能一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小分子直径:数量级是_m;分子质量:数量级是1026 kg;测量方法:_法。(2)阿伏加德罗常数:1 mol任何物质所含有的粒子数,NA_mol1。知识要点1010油膜6.021023一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的知识要点1010油2.分子热运动:一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动。(1)扩散现象:相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。温度_,扩散_,可在固体、液体、气体中进行。(2)布朗运动:悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,微粒_,温度_,布朗运动越显著。越高越快越小越高2.分子热运动:

4、一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动。越3.分子力:分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大而_,随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快。(1)rr0,F引F斥,F0。(2)rr0,F引F斥,F为_。(3)rr0,F引F斥,F为_。图1减小引力斥力3.分子力:图1减小引力斥力二、温度1.意义:宏观上表示物体的冷热程度(微观上表示物体中分子平均动能的大小)。2.两种温标(1)摄氏温标和热力学温标的关系T_。(2)绝对零度(0 K):是低温极限,只能接近不能达到,所以热力学温度无负值。三、内能1.分子动能(1)意义:分子动能是_所具有的能。(2)分子平均动能:所有分子动能的平均

5、值。_是分子平均动能的标志。t273.15 K分子做热运动温度二、温度t273.15 K分子做热运动温度2.分子势能(1)意义:由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的_决定的能。(2)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。图2相对位置分子间距离体积2.分子势能图2相对位置分子间距离体积3.物体的内能(1)概念理解:物体中所有分子的热运动的_与_的总和,是状态量。(2)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。(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小_。(4)改变内能的方式动能分子势能温度体积无关3.物体的内

6、能动能分子势能温度体积无关1.(多选)(2019河北省“名校联盟”质量监测一)下列选项正确的是()A.液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈B.布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的分子的无规则运动C.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的D.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的E.当分子间距增大时,分子间的引力和斥力都减小基础诊断1.(多选)(2019河北省“名校联盟”质量监测一)下列选解析温度越高,分子运动越剧烈,悬浮在液体中的颗粒越小,撞击越容易不平衡,则它的布朗运动就越显著,A正确;布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,不是分子的无规则运动,B错误;扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,液体

7、中的扩散现象是由于液体分子的无规则运动引起的,C错误,D正确;当分子间距增大时,分子间的引力和斥力都减小,E正确。答案ADE解析温度越高,分子运动越剧烈,悬浮在液体中的颗粒越小,撞击2.(多选)关于分子间相互作用力的以下说法中正确的是()C.当分子间的距离rr0时,随着距离的增大,分子间的引力和斥力都增大,但引力比斥力增大得快,故分子力表现为引力2.(多选)关于分子间相互作用力的以下说法中正确的是()解析分子间的引力和斥力同时存在,当分子间的距离rr0时,引力等于斥力,分子力为零,故A错误;分子力随分子间距离的变化而变化,当rr0时,分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,斥力减小得更快

8、,分子力表现为引力,故B错误;当分子间的距离rr0时,随着距离的减小,分子间的引力和斥力都增大,但斥力比引力增大得快,分子力表现为斥力,故C正确;当分子间的距离r109m时,分子间的作用力可以忽略不计,故D正确;当两个分子间的距离变大时,分子引力与分子斥力都减小,只是斥力减小得快而已,因此E项正确。答案CDE解析分子间的引力和斥力同时存在,当分子间的距离rr0时,3.(多选)下列有关热现象和内能的说法中正确的是 ()A.把物体缓慢举高,其机械能增加,内能不变B.盛有气体的容器做加速运动时,容器中气体的内能必定会随之增大C.电流通过电阻后电阻发热,它的内能增加是通过“做功”方式实现的D.分子间引

9、力和斥力相等时,分子势能最大E.分子间引力和斥力相等时,分子势能最小3.(多选)下列有关热现象和内能的说法中正确的是 (解析把物体缓慢举高,外力做功,其机械能增加,由于温度不变,物体内能不变,选项A正确;物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系,选项B错误;电流通过电阻后电阻发热,是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的,选项C正确;根据分子间作用力的特点,当分子间距离等于r0时,引力和斥力相等,不管分子间距离从r0增大还是减小,分子间作用力都做负功,分子势能都增大,故分子间距离等于r0时分子势能最小,选项D错误,E正确。答案ACE解析把物体缓慢举高,外力做功,其机械能增加,由于温度不变,4

10、.用放大600倍的显微镜观察布朗运动。估计放大后的小颗粒(炭)体积为0.1109 m3,炭的密度是2.25103 kg/m3,摩尔质量是1.2102 kg/mol,阿伏加德罗常数为6.021023 mol1,则该小炭粒所含分子数约为_个(保留2位有效数字)。由此可知布朗运动_(选填“是”或“不是”)分子的运动。4.用放大600倍的显微镜观察布朗运动。估计放大后的小颗粒(答案5.21010不是答案5.21010不是1.宏观量与微观量的转换桥梁作为宏观量的摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度与作为微观量的分子直径d、分子质量m、分子体积V0可通过阿伏伽德罗常数联系起来。如图所示。阿伏加德罗常数

11、及微观量的计算1.宏观量与微观量的转换桥梁作为宏观量的摩尔质量Mmol、摩2.分子模型2.分子模型3.常识性的数据:室温取27 ,标准状况下的大气压p076 cmHg、温度T273 K、摩尔体积V22.4 L。3.常识性的数据:室温取27 ,标准状况下的大气压p07【例1】 (多选)已知阿伏加德罗常数为NA(mol1),某物质的摩尔质量为M(kg/mol),该物质的密度为(kg/m3),则下列叙述中正确的是()【例1】 (多选)已知阿伏加德罗常数为NA(mol1),某答案BDE答案BDE1.(多选)某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为Vm,密度为,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏加德罗常

12、数NA不可表示为()答案BDE1.(多选)某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为Vm,密度为,2.已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,地面大气压强为p0,重力加速度大小为g。由此可估算得,地球大气层空气分子总数为_,空气分子之间的平均距离为_。2.已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量1.布朗运动(1)研究对象:悬浮在液体或气体中的小颗粒。(2)运动特点:无规则、永不停息。(3)相关因素:颗粒大小、温度。(4)物理意义:说明液体或气体分子做永不停息的无规则的热运动。2.扩散现象:相互接触的物体分子彼此进入对方的现象。产生原因:分子永不

13、停息地做无规则运动。布朗运动与分子热运动1.布朗运动布朗运动与分子热运动3.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、气体任何两种物质之间比分子大得多的微粒的运动,只能在液体、气体中发生分子的运动,不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是无规律运动;都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动3.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【例2】 (多选)(2019山西五市联考)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。从A点开始,他把粉笔末每隔20 s的位置记录在坐标纸上

14、,依次得到B、C、D、J点,把这些点连线形成如图4所示折线图,则关于该粉笔末的运动,下列说法正确的是()A.该折线图是粉笔末的运动轨迹B.粉笔末的无规则运动反映了水分子的无规则运动C.经过B点后10 s,粉笔末应该在BC的中点处D.粉笔末由B到C的平均速度小于C到D的平均速度E.若改变水的温度,再记录一张图,则仅从图上不能确定记录哪一张图时的温度高图4【例2】 (多选)(2019山西五市联考)小张在显微镜下观答案BDE答案BDE1.(多选)(2015全国卷)关于扩散现象,下列说法正确的是()A.温度越高,扩散进行得越快B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生

15、的D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的1.(多选)(2015全国卷)关于扩散现象,下列说法正确解析根据分子动理论,温度越高,扩散进行得越快,故选项A正确;扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,不是化学反应,故选项C正确、B错误;扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,故选项D正确;液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的,是液体分子无规则运动产生的,故E错误。答案ACD解析根据分子动理论,温度越高,扩散进行得越快,故选项A正确2.(多选)(2020福建省泉州市考前适应性模拟)近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线,受影响最严重的是京津冀地区,雾霾

16、笼罩,大气污染严重,PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物,其漂浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后对人体形成危害。矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的是()A.PM2.5的尺寸与空气中氧分子尺寸的数量级相当B.PM2.5在空气中的运动属于布朗运动C.温度越低,PM2.5运动越剧烈D.倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度E.PM2.5中颗粒小一些的,其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈2.(多选)(2020福建省泉州市考前适应性模拟)近期我国解析PM2.5的直径等于或小于2.5微米,而空气中氧分

17、子尺寸的数量级为1010 m,故两者大小不相当,选项A错误;PM2.5在空气中的运动属于布朗运动,选项B正确;温度越高,PM2.5活动越剧烈,选项C错误;倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度,选项D正确;PM2.5中颗粒小一些的,空气分子对颗粒撞击的越不平衡,其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈,故E正确。答案BDE解析PM2.5的直径等于或小于2.5微米,而空气中氧分子尺1.分子力及分子势能比较分子动能、分子势能和内能分子力F分子势能Ep图象随分子间距离的变化情况rr0r增大,F先增大后减小,表现为引力r增大,F做负功,Ep增大rr0F引F斥,F0Ep最小,但不为

18、零r10r0引力和斥力都很微弱,F0Ep01.分子力及分子势能比较分子动能、分子势能和内能分子力F分2.分析物体内能问题的四点提醒(1)内能是对物体的大量分子而言的,不存在某个分子内能的说法。(2)内能的大小与温度、体积、分子数和物态等因素有关。(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。(4)温度是分子平均动能的标志,相同温度的任何物体,分子的平均动能相同。2.分析物体内能问题的四点提醒(1)内能是对物体的大量分子而3.物体的内能与机械能的比较内能机械能定义物体中所有分子热运动的动能与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因素与物体的温度、体积、物态和分子数有关跟宏观运动状态、

19、参考系和零势能点的选取有关量值任何物体都有内能可以为零测量无法测量可测量本质微观分子的运动和相互作用的结果宏观物体的运动和相互作用的结果运动形式 热运动机械运动联系在一定条件下可以相互转化,能的总量守恒3.物体的内能与机械能的比较内能机械能定义物体中所有分子热【例3】 (多选)2018全国卷,33(1)对于实际的气体,下列说法正确的是()A.气体的内能包括气体分子的重力势能B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体的体积变化时,其内能可能不变E.气体的内能包括气体分子热运动的动能解析实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能,所以

20、B、E正确,A、C错误;对于一定质量的实际气体内能由温度和体积决定,当气体体积变化时影响的是气体的分子势能,内能可能不变,所以D正确。答案BDE【例3】 (多选)2018全国卷,33(1)对于实际1.根据分子动理论,物质分子之间的距离为r0时,分子所受的斥力和引力相等,以下关于分子力和分子势能的说法正确的是()A.当分子间距离为r0时,分子具有最大势能B.当分子间距离为r0时,分子具有最小势能C.当分子间距离大于r0时,分子引力小于分子斥力D.当分子间距离小于r0时,分子间距离越小,分子势能越小1.根据分子动理论,物质分子之间的距离为r0时,分子所受的斥解析可以根据分子力做功判断分子势能的变化

21、,分子力做正功,分子势能减小,分子力做负功,分子势能增加。rr0时,分子力表现为引力,rr0时,分子力表现为斥力,当r从无穷大开始减小,分子力做正功,分子势能减小,当r减小到r0后继续减小时,分子力做负功,分子势能增加,所以在r0处有最小势能。在rr0时,r越大,分子势能越大,在rr0时,r越小,分子势能越大。故B正确,A、C、D错误。答案B解析可以根据分子力做功判断分子势能的变化,分子力做正功,分2.(多选)将一个分子P固定在O点,另一个分子Q从图中的A点由静止释放,两分子之间的作用力与间距关系的图象如图5所示,则下列说法正确的是()A.分子Q由A运动到C的过程中,先加速再减速B.分子Q在C

22、点时分子势能最小C.分子Q在C点时加速度大小为零D.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中,加速度先增大后减小再增大E.该图能表示固、液、气三种状态下分子力随分子间距变化的规律图52.(多选)将一个分子P固定在O点,另一个分子Q从图中的A点解析分子Q由A运动到C的过程中,一直受引力作用,速度一直增加,动能增加,分子势能减小,在C点的分子势能最小,选项A错误,B正确;分子Q在C点时受到的分子力为零,故Q在C点时加速度大小为零,选项C正确;分子Q由A点释放后运动到C点的过程中,分子力为引力先增大后减小,然后到C点左侧时分子力为斥力逐渐变大,故分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中,加速度先增大

23、后减小再增大,选项D正确;题图只能表示固、液两种状态下分子力随分子间距变化的规律,气体分子距离一般大于10r0,选项E错误。答案BCD解析分子Q由A运动到C的过程中,一直受引力作用,速度一直增3.(多选)(2019陕西省宝鸡市质检二)关于物体的内能,下列说法正确的是()A.相同质量的两种物质,升高相同的温度,内能的增加量一定相同B.物体的内能改变时温度不一定改变C.内能与物体的温度有关,所以0 的物体内能为零D.分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能E.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体3.(多选)(2019陕西省宝鸡市质检二)关于物体的内能,解析相同质量的同种物质,升高相同的温度

24、,吸收的热量相同,相同质量的不同种物质,升高相同的温度,吸收的热量不同,故A错误;物体内能改变时温度不一定改变,比如零摄氏度的冰融化为零摄氏度的水,内能增加,故B正确;分子在永不停息地做无规则运动,可知任何物体在任何状态下都有内能,故C错误;物体的内能与分子数、物体的温度和体积三个因素有关,分子数和温度相同的物体不一定有相同的内能,故D正确;发生热传递的条件是存在温度差,与内能的大小无关,所以内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体,故E正确。答案BDE解析相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸收的热量相同,相1.基本原理与操作实验:用油膜法估测分子的大小装置及器材操作要领(1)干净:实验用

25、具要擦洗干净。(2)适量:痱子粉和油酸的用量都不可太大,否则不易成功。(3)适宜:油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜。(4)水平、垂直:浅盘要水平放置,以便准确地画出薄膜的形状,画线时视线应与板面垂直。(5)稳定:要待油膜形状稳定后再画轮廓。(6)数格数:数出正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个。1.基本原理与操作实验:用油膜法估测分子的大小装置及器材操作2.数据处理与误差分析2.数据处理与误差分析(2)误差分析纯油酸体积的计算引起误差。油膜面积的计算造成误差。a.油膜形状的边界画线造成误差。b.数格子的个数所造成的误差。(2)误差分析【例4】 2019全国卷,33(1)用油膜法估

26、算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是_。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以_。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是_。【例4】 2019全国卷,33(1)解析用油膜法估测分子直径时,需使油酸在水面上形成单分子层油膜,为使油酸尽可能地散开,将油酸用酒精稀释。根据VSd,要求得分子的直径d,则需要测出油膜面积,以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,这样需要测出一滴油酸酒精溶液的体积,其方法可用累积法,即1 mL油酸酒精溶液的滴数。答案使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积解析用油膜法估测分子直径时,需使油酸在水面上形成单分子层油1.(多选)(2020陕西渭南一模)关于用“油膜法”估测分子大小的实验,下列说法正确的是()A.单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径B.测量结果表明,分子直径的数量级是1010 mC.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D.处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积