第十三章 第1讲分子动理论 内能

第1讲分子动理论内能

过好双基关回扣基础知识训练基础题目

一、分子动理论

1.物体是由大量分子组成的

(1)分子的大小

①分子的直径(视为球模型)：数曷级为1(尸°m：

②分子的质量：数量级为10一26kg.

(2)阿伏加德罗常数

©1mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取M\=6.02X1023moi同

②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.

2.分子永不停息地做无规则运动

(1)广散现象

①定义：丕回物质能够彼此进入对方的现象；

②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.

(2)布朗运动

①定义：悬浮在液体中的小颗粒的无规则运动;

②实质；布朗运动反映了液体分了•的无规则运动;

③特点：颗粒越小，运动越明显；温度越面，运动越剧烈.

(3)热运动

①分子的永不停息的无规则运动叫做热运动;

②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈.

3.分子间同时存在引力和斥力

(1)物质分子间存在空隙，分子间f勺引力和斥力是同时存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的合力；

(2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大血速小，随分子间距离的

减小而增大,但斥力比引力变化得快；

图1

(3)分子力与分子间距离的关系图线(如图1所示)

由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知：

①当时，?引=尸斥，分子力为重；

②当，时，尸引＞尸斥，分子力表现为引力;

③当，•〈小时，尸引V尸斥，分子力表现为斥力;

④当分子间距离大于10以约为10一%功时，分子力很弱，可以忽略不计.

【自测1](多选)(2019・河南九师联盟质检)关于分子力和分子势能，下列说法正确的是()

A.当分子间距离为w时，分子之间引力和斥力均为零

B.分子之间的斥力随分子间距离的减小而增大

C.当分子间距离为「0时，分子势能最小

D.当分子间距离由八)逐渐增大时(小于10⑹，分子势能增大

二、温度和内能

1.温度

一切达到热平衡的系统都具有相同的遢度.

2.两种温标

摄氏温标和热力学温标.关系：T=/+273.15K.

3.分子的动能

⑴分子动能是笆遨运动所具有的动能：

(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动动能的平均值，遢度是分子热运动的平均动能的标志;

(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和.

4.分子的势能

(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超旦位置决定的能.

(2)分子势能的决定因索

①微观上：决定于分子间距离和分子排列情况;

②宏观上：决定于体积和状态.

5.物体的内能

(1)概念理解：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,是状态量；

⑵决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定,即由物体内部状态决定；

⑶影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无去；

(4)改变物体内能的两种方式：做功和热传递.

【自测2】（多选）（2019•湖北鄂南高礼华师一附中等八校第一次联考）关于分子动理论和物体的内能，下列说

法正确的是（）

A.某种物体的温度为0℃,说明该物体中分子的平均动能为零

B.物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大

C.当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力

D.10g100℃水的内能小于10g100℃水蒸气的内能

研透命题点细研考纲和真题分析突破命题点

基础考点/自主悟透命题点一微观量估算的“两种建模方法”

1.求解分子直径时的两种模型（对于固体和液体）

（1）不分子看成球形，d=

（2）：巴分子看成小立方体，d=师

提醒：对于气体，利用1=诉）算出的不是分子直径，而是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％、分子直径"、分子质量,沏.

（2）宏观量：物体的体积V、摩尔体积匕⑹、物体的质量〃h摩尔质量M、物体的密度p.

（3）相互关系

①一个分子的质最：〃?（）=普■

/VA/VA

②一个分子的体积：%=架=普（注：对气体，%为分子所占空间体积）.

1YA/""A

③物体所含的分子数：N=或N弋.必=若跖

VmolpVmolMM

m11（2019♦湖北武汉市四月调研）如图2是某教材封面的插图，它是通过扫描隧道显微镜拍F的照片：48

个铁原子在铜的表面排列成圆圈，构成了“量子围栏”.为了估算铁原子直径，查到以下数据：铁的密度〃

=7.8X10-^kg/m3,摩尔质量M=5.6X10-2kg/mo],阿伏加德罗常数NA=6.0X10”mo「.若将铁原子简化

为球体模型，铁原子直径的表达式。=，铁原子直径约为m（结果保留一位有效数字）.

图2

4.注意事项

⑴注射器针头高出水面的高度应在1cm之内，当针头靠水面很近（油酸未滴下之前）时，会发现针头下方的

粉层已被排开，这是针头中酒精挥发所致，不影响实验效果.

（2）待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓.扩散后又收缩有两个原因：①水

面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；②酒精挥发后液面收缩.

（3）当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉

擦去，再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁.

（4）本实验只要求估测分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可.

【例2】（2019•全国卷川・33（1））用油膜法估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

【变式2】在“用油膜法估测分子的大小”实验中,

（1）该实验中的理想化假设是.

A.将油膜看成单分子层油膜

B.不考虑各油酸分子间的间隙

C.不考虑各油酸分子间的相互作用力

D.将油酸分子看成球形

⑵实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是.

A.可使油酸和排子粉之间形成清晰的边界轮廓

B.对油酸溶液起到稀释作用

C.有助于测最一滴油酸的体积

D.有助于油酸的颜色更透明便于识别

（3）某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿、滴管、量筒（5。滴

溶液滴入量筒体积约为1亳升）、纯油酸和无水酒精若干.已知分子直径数量级为则该老师配制的

油酸酒精溶液浓度（油酸与油酸酒精溶液的体枳比）至多为%（保留两位有效数字）.

【变式3】（2019•重庆市部分区县第一次诊断）在“用油膜法估测分子的大小”的实验时，用注射器将一滴油

酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板放在浅盘上并描画出油酸膜的轮廓，如图4.图中正方形小方格的

边长为1cm,该油酸膜的面积是nR若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体枳是7X10FmL,则油

酸分子的直径是m（计算结果保留1位有效数字）.

基砒考点/自主悟透命题点二布朗运动与分子热运动

1.布朗运动

（1）研究对象：悬浮在液体中的小颗粒；

（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：分子永不停息地做无规则运动.

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

分子的运动，发生在固体、液比分子大得多的分子的运动，不能通过光

区别

体、气体任何两种物质之间微粒的运动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

【例3】（多选）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的固体颗粒分子的无规则运动

C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的

D.当分子间距减小时，分子间的引力和斥力都增大

凌式4】（多选）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.布朗运动的激烈程度与温度有关，这说明分了•运动的激烈程度与温度有关

D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生

【变式5】（多选）（2017•全国卷IS3⑴改编）氧气分子在0℃和ICO℃温度下

单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如

图5中两条曲线所示.下列说法正确的是（）

A.图中两条曲线下的面积相等

B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形

C.图中实线对应于氧气分子在1。0℃时的情形

D.与0℃时相比，100°C时氧气分子速率出现在。〜400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大

【变式61（多选）（2019•江苏卷在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够K的时间

后，该气体（）

A.分子的无规则运动停息下来B.每个分子的速度大小均相等

C.分子的平均动能保持不变D.分子的密集程度保持不变

能力考点/师生共研命题点三分子力和内能

I.分子力、分子势能与分子间距离的关系

分子力F、分子势能Ev与分子间距离r的关系图线如图6所示（取无穷远处分子势能耳=0）.

（1）当时，分子力表现为引力,当，•增大时，分子力做负功，分子势能增加.

（2）当时，分子力表现为斥力,当，♦减小时，分子力做负功，分子势能增加.

（3）当r=ro时，分子势能最小.

2.内能和机械能的区别

能量定义决定因素量值测量转化

物体内所有分由物体内部分子微观任何物体都无法测量，其变

内能子的动能和势运动状态决定，与物体具有内能，化量可由做功和

在一定

能的总和整体运动情况无关恒不为零热传递来量度

条件下

与物体宏观运动状态、

物体的动能及可相互

参考系和零势能面的

机械能重力势能和弹可以为零可以测量转化

选取有关，和物体内部

性势能的总和

分子运动情况无关

【例4】（多选）（2019•福建宁德市5月质检）分子力尸与分子间距离「的关系如图7所示，曲线与横轴交点的坐

标为ro,两个相距较远S）的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不能再靠近.在此过程中，下列

说法正确的是（）

A.r=ro时，分子动能最大

B.时，分子势能最大

C.阶段，尸做正功，分子动能增大，分子势能减小

D./Vo阶段，尸做负功，分子动能减小，分子势能减小

【变式7】（2019•江苏卷・I3A（2））由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的.在小水滴表面层中，水分

子之间的相互作用总体上表现为（选填“引力”或“斥力”）.分子势能厮和分子间距离r的关系

图象如图8所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子弓的是图中（选填“A”“8”或“C”）的

位置.

侵式8】（多选）（2019•陕西第二次质检）如图9所示是分子间作用力跟距离的关系.下列有关说法正确的是

（）

A.分子间距离为用时，分子间既有斥力作用，也有引力作用

B.分子间距离为ro时,分子势能最小

C.分子间距离为八）时，分子势能为零

D.某物体中的分子势能总和与该物体体积大小有关

【例5】（多选）（2018•全国卷II・33（1）改编）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之间相互作用的势能

B.气体的内能包括气体整体运动的动能

C.气体的体积变化时，其内能可能不变

D.气体的内能包括气体分子热运动的动能

侵式9】（2019•北京卷・15）下列说法正确的是（）

A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度

B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和

C.气体乐强仅与气体分子的平均动能有关

D.气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变

课时精练限时训练练规范练速度

.双基巩固练

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.墨汁的犷散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应而引起的

2.（多选）（2020・陕西咸阳市质检）关于布朗运动，下列说法中正确的是（）

A.布朗运动是分子的运动，牛顿运动定律不再适用

B.布朗运动是分子无规则运动的反映

C.悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动是布朗运动

D.布朗运动的激烈程度跟温度有关，所以布朗运动也叫做热运动

3.（多选）已知阿伏加德罗常数为M\（mo「），某物质的摩尔质量为M（kg/mol）,该物质的密度为p（kg/m，则

下列叙述中正确的是（）

A.1kg该物质所含的分子个数是pg

B.1kg该物质所含的分子个数是如A

C.该物质I个分子的质量是右

D.该物质1个分子占有的空间是点

4.（多选）下列说法中正确的有（）

A.布朗运动反映了液体分子在不停地做无规则热运动

B.压缩密封在汽缸中•定质量的理想气体，随着不断地压缩，难度越来越大，这是因为分子间距离越小时

分子间斥力越大

C.对气体加热，气体的内能不一定增大

D.物体温度升高，分子热运动加剧，所有分子的动能都会增加

5.（多选）（2019•山西省长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市联考）小张在显微镜卜.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20s的位置记录在坐标纸上，依次得到以C、。等点，把这些点

连线形成如图1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8点后10s,粉笔末应该在8c的中点处

D.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

6.（多选）（2019•云南昭通市上学期期末）下列叙述中正确的是（）

A.布朗运动就是液体分子的无规则运动

B.当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大

C.对于一定质量的理想气体，温度升高时，压强可能减小

D.已知水的密度和水的摩尔质量，则可以计算出阿伏加德罗常数

7.（多选）（2019•东北三省三校第二次联合模拟）下列关于内能的说法正确的是（）

A.系统的内能是由系统的状态决定的

B.不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能

C.1g100°C水的内能小于1g100℃水蒸气的内能

D.内能少的物体也可能自发地招一部分内能转移给内能多的物体

8.（多选）下列说法正确的是（）

A.气体扩散现象表明气体分子向存在斥力

B.对于同一理想气体，温度越高，分子平均动能越大

C.热量总是自发地从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体

D.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能都随分子间距离的减小而增大

9.（多选）（2019•陕西渭南市教学质检（二））下列说法正确的是（）

A.当某一密闭容器自由下落时，因完全失重，容器内密封的气体压强会变为零

B.当物体运动的速度增大时，物体的内能一定增大

C.地球周围大气压强的产生是由于地球对大气的万有引力

D.当分子间距离在一定范围内变大时，分子力可能增大

10.（多选）（2019・贵州安顺市适应性监测（三））关于物体的内能，二列说法正确的是（）

A.物体内部所有分子动能的总和叫做物体的内能

B.物体被举得越高，其分子势能越大

C.一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时，分子势能增加

D.一定质量的理想气体放出热量，它的内能可能增加

夕综合提升练

11.（多选）（2019.湖北天门、仙桃等八市第二次联考）分子力八分子势能与与分子间距离，•的关系图线如图

2甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能昂=0）.下列说法正确的