2026高考物理总复习讲义含答案解析-分子动理论 内能

第1讲分子动理论内能

t¥足“四四”•夯■础»»概念公式定理

（基硼知识检理

分子动理论

1.物体是由大量分子组成的

（I）分子的大小

①分子直径：数量级是10r。m°

②分子质量：数量级是10-26kg0

（2）阿伏加德罗常数

1mol任何物质所含有的粒子数，NA=6.02X1（产molL

2.分子热运动

（1）扩散现象

①定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象。

②实质：由物质分子的无规则运动产生的。温度越高，扩散现象越一明显。

（2）布朗运动

①定义：悬浮在液体中的微粒的永不停息的无规则运动。

②成因：液体分子无规则运动，对固体微粒撞击作用不平衡造成的。

③特点：永不停息，无规则；微粒或小，温度越高,布朗运动越明显。

④结论：反映了液体分子运动的无规则性。

（3）热运动

①定义：分子永不停息的无规则运动。

②特点：温度是分子热运动剧烈程度的标志。温度越高，分子无规则运动越剧烈.

3.分子间的作用力

（1）分子间作用力跟分子间距离的关系如图所示。

田、.

,I

而T

奇匕,工■,-*

（2）分子间作用力的特点

①/•=’•（）时5的数量级为10F）m）,分子间作用力尸=0,这个位置称为平衡位置。

②/"Oo时，分子间作用力Z7表现为斥力。

③〃＞小时，分子间作用力尸表现为引力。

分子动能和分子势能物体的内能

1/12

1.分子动能

（1）分子动能是做热运动的分子具有的动能。

（2）分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值。物体的温度是它的分子热运动的平均动

能的标志。

2.分子势能

（1）定义：由于分子间存在着相互作用力，且分子间的作用力所做的功与路径无关，所以分子组成的系统具

有分子势能。

（2）分子势能的决定因素

微观上一一决定于分子间距离：

宏观上一一决定于物体的体积。

3.物体的内能

（1）物体中所有分子的热运动动能与分了•势能的总和,叫作物体的内能，内能是状态量。

（2）对于给定的物体，其内能大小与物体的温度和体枳有关。

（3）物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关,

（4）决定内能的因素

①微观上：分子动能、分子势能、分子个数。

②宏观上：温度、体积、物质的量（摩尔数）。

（5）改变物体的内能有两种方式

①做功；②传热。

f易镇易语辨析

1.只要知道气体的体积和阿伏加德罗常数.就可以算出分子的体积。（X）

2.布朗运动是固体小颗粒中固体分子的运动。（X）

3.分子旬同时存在引力与斥力，分子力是二者合力的表现。（）

4.温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义。（＜）

5.内能相同的物体，它们的平均分子动能一定相同。（X）

6.质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能。（X）

f双基落实筑牢

1.〔多选〕（人教版选择性必修第三册P6“练习与应用”T3改编）以下关于布朗运动的说法正确的是（）

A.布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动

B.一锅水中撒一点儿胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越剧烈

C.在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动

D.扩散现象和布朗运动都证明分子在做永不停息的无规则运动

解析：CD布朗运动反映了液体分子在做无规则运动，它是固体颗粒的运动，不属于分子运动，收A错误；水中

胡椒粉拘运动不是布朗运动，布朗运动用肉眼不能直接观察到，故B错误：根据分子动理论可知C、D正确。

2.（2023•海南高考5题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（）

广、荷过：

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A.分子间距离大于小时，分子间作用力表现为斥力

B,分子从无限远靠近到距离ro处过程中分子势能变大

C.分子势能在m处最小

D.分子间距离小于巾且减小时，分子势能在减小

解析：C分子间距离大于/时，分子间作用力表现为引力，分子从无限远靠近到距离「0处过程中，引力做正

功，分子势能减小，则在处分子势能最小，继续减小距离，分子间作用力表现为斥力，分子力做负功，分子势

能增大，故选C。

3.（鲁科版选择性必修第三册P8T5）分子势能随分子间距离变化的图像如图所示。根据图像分析可得（）

A.n处为分子平衡位置

B.,2处为分子平衡位置

C.分子间距离足够大时，分子势能最小，分子间无相互作用力

时，厂越小，分子势能越大，分子间仅有斥力存在

解析：B当分子处于平衡位置时，分子力为零，分子势能最小，所以，，2处为分子平衡位置，当尸＞，2,分子间表

现为引力，「越大，分子势能越大，当〃V门时，分子间表现为斥力，〃越小，分子势能越大，此时分子间仍有引力

存在，故选项B正确。

『着眼“四5r•探考点—»»或律方法

考点一微观量的估算问题

i.两种分子模型

（1）球体模型：把分子看成球形，分子的直径〃=将。适用于固为和液体。

（2）立方体模型：把分子看成小立方体，其边长"=泅。适用于固体、液体和气体。

媒体分f模型立方体分广模不气体分，啕不

，主意对于气体，利用。/=河计算出的d不是分子直径，而是相邻气体分子间的平均距离。

2.宏观量与微观量的相互关系

（1）微观量：分子体积匕、分子直径“、分子质量加o等。

（2）宏观量：物体的体积人密度P、质量，〃、摩尔质量Mmol、摩尔体积匕⑹、物质的量〃等。

（3）相互关系

①一个分子的质量：〃?0=3型=空型。

NA以

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②一个分子的体积：匕=等=爷1。

NAPNA

注意阿伏加德罗常数NA是联系微观童与宏观堂的桥梁。

【练1】〔多选）（2025•浙江温州市月考）浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶，它刷

新了目前世界上最轻材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜。这种固态材料密度仅有空气密度的设气凝胶的密

6

度为"i单位为kg/n?）,摩尔质量为M（单位为kg/mol）,阿伏加德罗常数为M\,则下列说法正确的是（）

A.a千克气凝胶所含分子数为户少人

B.气凝胶的摩尔体积为右⑹=上

p

C.每个气凝胶分子的体积为％=会

NAP

D.每个气凝胶分子的直径为d=［解

解析：ABC。千克气凝胶的物质的量为J所含分子数为〃=》的选项A正确；气凝胶的摩尔体积为片。产上，

MMp

选项B正确；每个气凝胶分子的体积为%=架=代，选项C正确；根据％=》/，则每个气凝胶分子的直径为d

NANAP6

=3号，选项D错误。

7ZrN/i。

【练2】〔多选〕（2025•江苏宿迁市期中）空调在制冷过程中有除湿功能，某空调工作一段时间后，排出液化水

2

的体积/=1.0X103cn?。已知水的密度/=1.0X103kg/n?、摩尔质量M=1.8义10-kg/mol,阿伏加德罗常数NA

=6.0X1023moPL（结果均保留一位有效数字）则（）

A.该液体水中含有水分子的总数N=3X1025个

B.该液体水中含有水分子的总数N=3X1026个

10

C.一个水分子的直径d=4X10-m

9

D.一个水分子的直径d=4X10-m

解析：AC水的摩尔体积为匕n="=啜？^m3/mol=I.8XIO-n?/mol,水分子总数为2=警=

p1.0x10$Vm

1.0x103x56xyio23个=3X1025个,故A正确，B错误；建立水分子的球体模型，—3,可得水分子直径"

1.3x10-5心6

=滁=痣需;mFXIORm，故C正确，D错误。

【练3】〔多选〕某气体的摩尔质量为M,摩尔体枳为%，密发为0,每个分子的侦量和体积分别为〃?和外,则

阿伏加德罗常数M\可表示为（）

A.NA*B.^A=—

Vom

C.JVA=-D.NA=$

mWo

解析：BC因为所以以=?=学。由于气体分子间隙很大，所以％工以跖。〃是气体的密度，不是单

个分子的密度，故A、D错误，B、C正确。

考点二犷散现象、布朗运动和分子热运动

扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较与联系

4/12

扩散现象布朗运动分子热运动

活动同体微

分子分子

主体小颗粒

（1）都是无规则运动；

共同点

（2）都随温度的升高而更加剧烈

是分子的运动，发生在固体、是比分子大得多的颗粒的运是分子的运动，不能通过光学

区别

液体、气体任何两种物质之间动，只能在液体、气体中发生显微镜直接观察到

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

【练4】〔多选〕（2025•河南商丘市月考）在卜列给出的四种现象中，属于扩散现象的有（

A.有风时，尘土飞扬到空中

B.在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸

C.将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙

D.把一块铅和一块金的接触面磨平后，紧紧地压在一起，几年后会发现铅中有金

解析：BD扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象，若不同物质则需要互相

渗透才算扩散。尘土飞扬到空中只是固体颗粒暂时离开地面，没有物质的相互渗透，不属于扩散现象，A错误；

水中放盐，盐会融化变为盐水，即固沐颗粒渗透到水的各处，属于扩散现象，B正确；沙子进入石块的空隙，则

沙子和石块仍然是相互独立的，没有发生扩散，C错误；铅中有金，说明铅向金内部发生了扩散，D正确。

【练5】（2025•黑龙江哈尔滨三中月考）将果汁稀释后，小炭粒的运动即为布朗运动。现取出一滴稀释后的墨

汁，放在显微镜下观察，如图所示，以下对观察结果的描述正确的是（）

A.在显微镜卜，看到水分子在不停地撞击炭粒

B.小炭粒的无规则运动即是分子的热运动

C.大一点的炭粒，看得更清晰，实验现象更明显

D.可以升高温度，使实验现象更明显

解析：D在显微镜下不能看到水分孑，能看到悬浮的小炭粒，故A错误：小炭粒在不停地做无规则运动，这是

布朗运动，不是分子的热运动，故B错误；炭粒越小，表面积越小，同一时刻撞击炭粒的水分子越少，受力越不

平衡，炭粒运动越明显，故C错误：温度越高，布朗运动越剧烈，实验现象越明显，故D正确。

【练6】关于分子热运动的叙述正确的是（）

A.分子的热运动就是布朗运动

B.热运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动激烈程度用同

C.气体分子的热运动不一定比液体分子激烈

D.物体运动的速度越大，其内部分子的热运动就越激烈

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解析：C布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，而组成小颗粒的分子有成千上万个，悬浮颗粒的运动是大量分子集

体的运动，并不是颗粒分子的无规则运动，A错误；温度是分子热运动激烈程度的标志，同种物质若温度不同，

其分子热运动的激烈程度也不同，B错误；温度是分子热运动激烈程度的反映，温度越高，分子热运动越激烈，

由于气体和液体的温度高低不确定，所以气体分子的热运动不一定比液体分子激烈，C正确；分子做无规则运动

的速度与物体的温度有关，与物体的巩械运动的速度无关，D错误。

考点三分子力、分子势能和内能

1.分子力与分子势能的比较

_-----------------___分子力尸分子势能与

打力不

图像

'尸

」引力

随分子r<ro尸随厂增大而减小，表现为斥力r增大,广做正功，品减小

间距离r>ro「增大，尸先增大后减小，表现为引力厂增大，广做负功，Ep增大

的变化r=ro尸可=尸斥，尸=0Ep最小,但不为零

情况r>10r（）引力和斥力都很微弱，F=0Ep=0

2.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

分子无规则运动的由分子间相对位置决所有分子的热运动动能和物体的动能、重力势能和弹性势能

定义

动能定的势能分子势能的总和的总和

决定温度（决定分子平跟宏观运动状态、参考系和零势能

分子间距温度、体积、物质的量

因素均动能）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

【例1】关于物体的内能，下列说法正确的是（）

A.物体内部所有分了•动能的总和叫作物体的内能

B.物体被举得越高，其分子势能越大

C.一定质量的0。（3的冰熔化为0。（2的水时，分子势能增加

D.内能与物体的温度有关，所以0。（2的物体内能为零

答案：C

解析：物体的内能是物体内部所有分子的动能和分子势能的总和，故A错误；物体被举得越高，其重力势能越

大，与分子势能无关，故B错误：一定质量的0。（3的冰熔化为0。（2的水时需要吸热，而此时温度不变，分子平均

动能不变，故分子势能增加，故C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D错误。

【例2】（2025•山东泰安市模拟）将一个分子〃固定在。点，另一个分子0从图中的片点由静止释放，两分子之间

的作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法错误的是（）

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A.分子。由力运动到C的过程中，先加速再减速

B.分子。在C点时分子势能最小

C.分子。在C点时加速度大小为零

D.分子。由/点释放后运动到。点左侧的过程中，加速度先增大后减小再增大

答案：A

解析：分子0在由力运动到C的过程中，分子力表现为引力作用，大小表现为先增大后减小，但分子一直做加速

运动，分子。在C点时，分子力为零，分子势能最小，选项A错误，符合题意，B正确，不符合题意；分子。在

C点时受到的分子力为零，故。在C点时加速度大小为零，选项C正确，不符合题意；分子。由力点释放后运动

到C点的过程中，分子力为引力先增大后减小，加速度先增大后减小，到C点左侧后分子力为斥力且逐渐变大，

加速度逐渐变大，故分子。由力点释放后运动到C点左侧的过程中加速度先增大后减小再增大，选项D正确，不

符合题意。

【‘1二】甲、乙两图分别是两个分子之间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正确的是

（）

A.当分子间距离为/p时，分子力和分子势能均最小且为零

B.当分子间距离〃>/•（）时，分子力随分子间距离的增大而增大

C.当分子间距离—>ro时，分子势能随分子间距离的增大而减小

D.当分子间距离〃<八）时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都增大

答案：D

解析：当分子间距离为ro时，分子力为0,分子势能最小但不为0,所以A错误；当分子间距离时，由题图

甲可知殖分子间距离的增大，分子力先增大后减小，所以B错误；当分子间距离〃>八）时，随分子间距离的增大，

分子力做负功，则分子势能随分子间生离的增大而增大，所以C错误；当分子间距离，・</•（）时，随着分子间距离逐

渐减小，分子力越来越大，分子力做负功，则分子势能增大，所以D正确。

口教邮独具

（2025•吉林通榆一中月考）如图所示，甲分子固定在坐标原点。，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用

力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。户>0表示斥力，尸V0表示引力，力、B、C、。为x轴上四个特定的位

置.，现把乙分子从力处由静止释放，下列选项中的图像分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间

距离的大系，其中大致正确的是（）

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解析：B刚过。点时乙分子的运动方向不会发生变化，故A错误；加速度与力的大小成正比，方向与力相同,

在。点，乙分子的加速度等于0,故B正确：乙分子从4处由静止释放，分子力先是引力后是斥力，分子力先做

正功，后做负功，则分子势能先减小后增大，在C点，分子势能最小，从选项C中可知，在力点静止释放乙分子

时，分子势能为负，动能为0,乙分干的总能量为负，在以后的运切过程中乙分子的总能量不可能为正，而动能不

可能小于0,则分子势能不可能大于0,所以选项C中不可能出现横轴上方那一部分，故C错误；分子动能不可能

为负值，故D错误。

〈培养“思维”•・落实»»升华

邛可落实练

1.〔多选〕关于犷散现象，下列说法王确的是（）

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的

D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生

解析：ACD温度越高，分子热运动越剧烈，扩散越快，故A正确；在扩散现象中，分子本身结曲没有发生变

化，不属于化学反应，故B错误：扩散现象是分子无规则热运动的反映，故C正确；气体、液体、固体的分子都

在不停地进行着热运动，扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确。

2.〔多选〕在显微镜下观察水中悬浮的花粉颗粒的运动。从.4点开始，把花粉颗粒每隔20$的位置记录在坐标纸

上，依次得到仄C、D……J点，把这些点连线形成如图所示的折线图，则关于该花粉颗粒的运动，下列说法正

确的是（）

A.该折线图是花粉颗粒的运动轨迹

B.花粉颗粒的无规则运动反映了水分子的无规则运动

8/12

C.经过B点后10s,花粉颗粒应该在BC的中点处

D.经过B点、后10s,不能确定花粉颗粒的具体位置

解析：BD折线图是每隔20s记录的花粉颗粒位置的连线图，并非花粉颗粒的运动轨迹，A错误；花粉颗粒的无

规则运动反映了水分子的无规则运动，B正确；由于布朗运动的无规则性，我们不能确定经过8点后10s时花粉

颗粒的具体位置，C错误，D正确。

3.〔多选〕（2025•安徽蚌埠市月考）已知铜的摩尔质量为M（kg/mol）,铜的密度为〃（kg/n?）,阿伏加德罗常

1

数为NA（mor）o下列判断正确的是（）

A.1kg铜所含的原子数为NA

B.1nP铜所含的原子数为外

P

C.1个铜原子的质量为*（kg）

NA

D.铜原子的直径为3d（m）

解析：CD1kg铜所含的原子数为％=沙以，故A错误；In?铜所含的原子数为N=〃NA=管，故B错误；1个铜

原子的质量〃尸言（kg）,故C正确；1个铜原子的体积为仁羔［n?）,又联立解得仁［黑

（m）,故D止确。

4.（2025•江西上饶市模拟）关于内能，下列说法正确的是（）

A.1克100。（2的水的内能等于1克100。（?的水蒸气的内能

B.质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等

C.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相等

D.一个木块被举高，组成该木块的所有分子的分子势能都增大

解析：C1克100℃的水需要吸收热量才能变为1克1（）0%：的水蒸气，故1克1（）0。（2的水的内能小于1克1（）0OC

的水蒸气的内能，选项A错误；物体的内能与物质的量、温度、体枳等因素有关，质量、温度、体积都相等的物

体其物质的量不一定相等，内能不一定相等，选项B错误：内能不同的物体，其温度可能相等，它们分子热运动

的平均动能可能相等，选项C正确：一个木块被举高，木块的重力势能增大，但木块的分子间距不变，组成该木

块的所有分子的分子势能不变，选项D错误。

5.如图为两分子系统的势能心与两分子间距离，•的关系曲线。下列说法正确的是（）

B.当厂小于〃时，分子间的作用力表现为斥力

C.当〃等于r：时，分了间的作用力最大

D.在厂由rI增大到r2的过程中，分子间的作用力做负功

解析：B由题中图像可知，分子间距离为时分子势能最小，此归分子间的距离为平衡距离，当0＜尸＜＞2时，分

子力表现为斥力，当时分子力表现为引力，故A错误，B正确；当时，分子间的作用力为零，故C错

误；在「由力增大到/-2的过程中，分子力为斥力，分子间距离增大，分子间的作用力做正功，故D错误。

9/12

6.（2025•北京海淀区月考）比较45P的热水和100。（2的水蒸气，下列说法正确的是（）

A.热水分子的平均动能比水蒸气的大

B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小

C.热水分子的速率都比水蒸气的小

D.热水分子的热运动比水蒸气的剧烈

解析：B温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，故热水分子的平均动能比水蒸气

的小，A错误；相同质量45。（：的热水与100。（2的水蒸气相比，分子总动能小，而相邻两分子间的势能也小（在热

水中分子间距约为ro,在水蒸气中分子间距远大于/P），则分子总势能也较小，故热水的内能比相同质量的水蒸

气的小，R正确；温度越高，分子热运动的平均速率越大，则45。（3的热水中分子的平均速率比100。＜3的水蒸气中

分子的平均速率小，由于分子运动是无规则的，故并不是每个分子的速率都小，C错误；温度越高，分子热运动

越剧烈，D错误。

7.分子旬势能由分子间距厂决定。规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零，两分子间势能与分子间距，•的关系

如图所示。若一分子固定于原点O,另一分子从距O点无限远向。点运动。下列说法正确的是（）

A.在两分子间距从无限远减小到的过程中，分子之间的作用力先增大后减小

B.在两分子间距从无限远减小到n的过程中，分子之间的作用力表现为引力

C.在两分子间距等于门处，分子之间的作用力等于0

D.对于标准状况下的单分子理想气体，绝大部分分子的间距约为7-2

解析：A由题图可知，「2处分子势能最小，则，”处的分子间距为平衡距离厂0,此处分子之间作用力等于（），所以

在两分子间距从无限远减小到，・2的过程中，分子之间的作用力表现为引力，先增大后减小，A正确，C错误；由

于力Vro,所以在两分子间距从无限远减小到门的过程中，分子间作用力先表现为引力再表现为斥力，B错误；对

于标准状况下的单分子理想气体，绝大部分分子的间距约为1（）=2,D错误。

8.下列说法正确的是（）

A.铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变

B.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大

C.4夕两物体接触时有热量从物体乂传到物体氏这说明物体彳的内能大于物体〃的内能

D.力、8两物体的温度相同时，力、8两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同

解析：D温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能

变化，A错误；两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但分子的平均速率可能不同，D正确；有

热量从力传到8,只能说明力的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能等因素，C错误；机械运动

的速度与分子热运动的平均动能无关，B错误。

9.〔多选〕若以/表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，〃表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质

量，Mo表示一个水分子的质量，匕表示一个水分子的体积，NA表示阿伏加德罗常数，则下列关系式中正确的是

（）

10/12

C.Mo哈D/:言

NA

解析：AC水蒸气的摩尔质量pV除以一个水蒸气分子的质量Mo等于阿伏加德罗常数，A正确；但由于水蒸气分

子间距远大于分子直径，则分《小，B错误；水分子的质量Mo等于摩尔质量M除以阿伏加德罗常数NA，即MO=

2,C正确；由于摩尔体积V远大于M-%,则〃（言，D错误。

NAVNA，O

事为4维合练

10.〔多选〕已知地球大气层的厚度力远小于地球半径火，空气的平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA,地面

处大气压强为网，重力加速度大小为g。由此可估算得（）

A.地球大气层空气分子总数为空沁

Mg

B.地球大气层空气分子总数为西沁

Mg

C.空气分子之间的平均距离为3号

7PoN/i

D.空气分子之间的平均距离为3咫i

>JPONA

解析：AD大气压强由大气层空气的重力产生，设大气层中空气总质量为机，则〃?g=p（6=po-4成2,则地球大气

层空气分子总数为乂=三乂\=如警吆，A正确，B错误；大气层中空气的体积为「=47^2〃，则空气分