151分子动理论内能学生版

第一讲分子动理论内能[人教版选择性必修第三册]1．阅读第一章第1节“分子热运动”这一部分内容，回答以下问题：（1）哪些现象说明了分子做热运动？（2）扩散现象的实质是什么？（3）布朗运动和热运动有什么关系？2．第一章第1节图1.1－7，分子间作用力随分子间距离变化有什么特点？3．阅读第一章第3节图1.3－2，气体分子运动速率分布有什么特点？4．阅读第一章第4节全部内容，回答以下问题：（1）什么是物体的内能？（2）决定物体内能大小的因素是什么？5．第一章第1节阅读“分子动理论”这一部分内容，单个分子的运动是否遵循一定的规律？6．阅读第一章第3节“气体压强的微观解释”这一部分内容，对气体的压强做微观解释？考点一微观量的估算1．微观量与宏观量（1）微观量：分子质量m0、分子体积V0、分子直径d等。（2）宏观量：物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ、物体的体积V、摩尔体积Vmol等。（3）微观量与宏观量的相互联系阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的“桥梁”，如图所示。阿伏加德罗常数：1mol的任何物质都含有______的粒子数，这个数量用阿伏加德罗常数表示，即NA＝_______________mol－1。2．几个重要的关系：（1）一个分子的质量：m0＝。（2）一个分子所占的体积：V0＝（估算固体、液体分子的体积或每个气体分子平均占有的体积）。（3）1mol物体的体积：Vmol＝。3．分子模型物态分子模型说明固态液体球体模型：一个分子的体积，（d为分子直径）立方体模型：一个分子的体积，气体气体分子模型：一个分子占据的平均空间（d为分子的间距）4．分子大小（1）分子直径大小的数量级为_______________m。油膜法测分子直径：d＝，V是油酸体积，S是单分子油膜的面积。（2）一般分子质量的数量级为_______________kg。题型一固体分子的估算钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为g/mol），阿伏加德罗常数为NA。已知1克拉＝0.2克，则（）A．a克拉钻石所含有的分子数为B．a克拉钻石所含有的分子数为C．每个钻石分子直径的表达式为（单位为m）D．每个钻石分子直径的表达式为（单位为m）题型二液体分子的估算已知阿伏加德罗常数为NA（mol－1），某液体的摩尔质量为M（kg/mol），该液体的密度为ρ（kg/m3），则下列叙述中正确的是（）A．1kg该液体所含的分子个数是ρNAB．1kg该液体所含的分子个数是C．该液体1个分子的质量是D．该液体1个分子占有的空间是题型三气体分子的估算某气体的摩尔质量为M，分子质量为m。若1摩尔该气体的体积为Vm，密度为ρ，则该气体单位体积分子数不能表示为（阿伏加德罗常数为NA）（）A． B． C． D．微观量估算的几个要点：（1）阿伏加德罗常数是解决微观量估算问题的桥梁和纽带。依据分子数N与摩尔数n之间的关系N＝nNA，并结合密度公式进行分析计算。（2）建立合适的物理模型，通常把固体、液体分子看成球形或立方体形，将水分子看成球形；对于气体分子所占据的空间则可建立立方体模型。（3）对于气体物质，分子之间的距离远大于分子的大小，利用d＝计算出的d不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。1．（多选）某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为Vm，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA可表示为（）A．NA＝ B．NA＝ C．NA＝ D．NA＝2．空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器（铜管）液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1。试求：（结果均保留一位有效数字）（1）该液体水中含有水分子的总数N；（2）一个水分子的直径d。考点二分子热运动、气体压强的微观解释1．分子热运动（1）扩散现象：不同种物质能够彼此进入对方的现象。产生原因：分子永不停息地做无规则运动。（2）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影响因素：颗粒大小、温度。④物理意义：间接反映液体或气体分子永不停息地做无规则的热运动。2．气体的分子动理论：（1）气体分子间的作用力：气体分子之间的距离远大于分子直径，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计，气体分子间除碰撞外无相互作用力。（2）气体分子的速率分布：表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。（3）气体分子的运动方向：气体分子的运动是杂乱无章的，但向各个方向运动的机会均等。（4）气体分子的运动与温度的关系：温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子速率都增大。3．气体压强（1）气体压强产生的原因——气体对容器的压强是大量做无规则热运动的气体分子不断撞击器壁的结果。器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强。设单位时间内气体分子对单位面积器壁的撞击次数为N（N＝，Δt为单位时间），单个气体分子撞击器壁一次的平均撞击力为（，Δt为单位时间），则气体压强p＝。（2）气体压强的决定因素——气体分子的数密度n与平均速率。只有知道了这两个因素的变化情况，才能确定气体压强的变化。注意：N和n是两个不同的物理量。题型一分子动理论（2023高考·北京卷）夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（）A．分子的平均动能更小 B．单位体积内分子的个数更少C．所有分子的运动速率都更小 D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大题型二气体压强的微观解释（多选）在相同的外界环境中，两个相同的集气瓶中分别密闭着质量相同的氢气和氧气，如图所示。若在相同温度、压强下气体的摩尔体积都相同，则下列说法正确的是（）A．氢气分子的数密度较大 B．氧气分子的数密度较大C．氢气的压强较大 D．两气体的压强相等1．扩散现象、布朗运动与热运动的比较项目扩散现象布朗运动热运动活动主体分子固体微小颗粒分子区别是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生是分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点（1）都是无规则运动（2）都随温度的升高而更加剧烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子的热运动2．气体压强的决定因素（1）宏观上：对于一定质量的理想气体，决定于气体的温度和体积。（2）微观上：决定于气体分子的平均速率和气体分子的数密度。1．（2024·湖北省武汉市·模拟题）半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温（800到1250摄氏度）状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，温度越高掺杂效果越显著，下列说法正确的是（）A．这种渗透过程是自发可逆的B．硅晶体具有光学上的各向同性C．这种渗透过程是分子的扩散现象D．温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，所有分子的热运动速率都增加2．（2022·江苏省昆山中学仿真训练）把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置，每隔一定时间把炭粒的位置记录下来，最后按时间先后顺序把这些点进行连线，得到如图所示的图像，对于这一现象，下列说法正确的是（）A．炭粒的无规则运动，说明碳分子运动也是无规则的B．越小的炭粒，受到撞击的分子越少，作用力越小，炭粒的不平衡性表现得越不明显C．观察炭粒运动时，可能有水分子扩散到载物片的玻璃中D．将水的温度降至零摄氏度，炭粒会停止运动3．（多选）某同学记录2022年3月10日教室内温度如下：时刻6：009：0012：0015：0018：00温度12℃15℃18℃23℃17℃教室内气压可认为不变，则当天15：00与9：00相比，下列说法正确的是（）A．教室内所有空气分子动能均增加B．教室内空气密度减少C．教室内单位体积内的分子个数一定增加D．单位时间碰撞墙壁单位面积的气体分子数一定减少考点三分子间的作用力分子势能和物体的内能1．分子间的作用力分子间存在着相互作用力（1）分子间同时存在______和______，实际表现的分子力是它们的______。（2）引力和斥力都随着距离的增大而______，但斥力比引力变化得___。（3）分子间的作用力随分子间距离变化的关系如图所示。2．分子的动能（1）分子动能是分子_________所具有的动能。（2）______是分子热运动的平均动能的标志。3．分子的势能（1）分子势能是由分子间的____________决定的能。（2）决定因素①微观上：决定于_______________和分子排列情况；②宏观上：决定于______和状态。4．分子间的作用力及分子势能的比较分子间的作用力F分子势能Ep图像随分子间距离的变化情况r＜r0F随r增大而减小，表现为斥力r增大，F做正功，Ep减小r＝r0F引＝F斥，F＝0Ep最小，但不为零r＞r0r增大，F先增大后减小，表现为引力r增大，F做负功，Ep增大r＞10r0引力和斥力都很微弱，F＝0Ep＝05．物体的内能（1）概念：物体中所有____________和____________的总和，是状态量。（2）决定因素：①对于给定的物体，其内能大小是由物体的______和______决定，即由物体的内部状态决定；②物体的内能与物体位置的高低、运行速度的大小______。6．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由分子间相对位置决定的势能所有分子热运动的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总和决定因素温度（决定分子热运动的平均动能）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7．温度与温标（1）温度：表示物体的冷热程度，一切达到热平衡的系统都具有______的温度。（2）温标：包括摄氏温标（t）和热力学温标（T），两者的关系是T＝_____________。题型一分子力与分子势能（2023高考·海南卷）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（）A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大C．分子势能在r0处最小D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小（多选）甲、乙两图分别表示两个分子之间的分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像判断以下说法中正确的是（）A．当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零B．当分子间距离r＞r0时，分子力随分子间距离的增大而增大C．当分子间距离r＞r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大D．当分子间距离r＜r0时，随着分子间距离的减小，分子力和分子势能都逐渐增大题型二分子内能（2024·重庆市·联考题）山城重庆也有传统“火炉”之称，2024年7月多地直逼40℃，甚至高于40℃。下列关于重庆某区域大气（可视为理想气体）在升温、气压减小过程中的说法，正确的是（）A．每个大气分子的速率都将增大 B．每个大气分子的速率都将减小C．大气分子的平均动能减小 D．大气分子的平均动能增大1．判断分子势能变化的3种方法（1）根据分子力做功判断。分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加。（2）利用分子势能与分子间距离的关系图线判断。但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。（3）与弹簧类比。弹簧处于原长时（r＝r0）弹性势能最小，在此基础上：r↑⇒Ep↑，r↓⇒Ep↑。2．分析物体的内能问题应当明确以下四点（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）决定内能大小的因素为温度、体积、分子数，还与物态有关系。（3）通过做功或传热可以改变物体的内能。（4）温度是分子平均动能的标志，温度相同的任何物体，分子的平均动能相同。1．（2024·重庆市·模拟题）云南具有文化内涵的地方特色小吃——小锅米线，采用特制的小铜锅放在小灶上烹饪，配上各种秘制的调味酱料，出锅的米线热气腾腾，色泽清爽红润