01-第40讲 分子动理论 内能 固体和液体

第十五章

热学第40讲

分子动理论

内能

固体和液体1.理解分子动理论的基本观点2.了解分子运动速率分布的统计规律,能够理解气体压强的微观解释.3.知道分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系,理解物体的内能.4.了解固体的微观结构,知道晶体和非晶体的特点.5.了解表面张力现象和毛细现象,知道它们的产生原因.01温习

知识梳理02精讲

考点剖析03作业本温习

知识梳理

高小颗粒小高无规则高（3）分子间的作用力：①引力和斥力总是__________，实际表现出的分子力是引力和斥力的______.②分子引力和斥力都随距离的增大而______，但______变化得更快.同时存在合力减小斥力2.物体的内能（1）分子动能①做________的分子具有分子动能.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，______越____，分子热运动的平均动能越大.③分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动的动能的______.（2）分子势能决定因素：微观上：______________、分子排列情况和分子数；宏观上：______和物质的量.热运动温度高总和分子间的距离体积（3）物体的内能①定义：物体中所有分子的热运动______和__________的总和.②决定因素：物体的______和______.③物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小______.动能分子势能温度体积无关3.晶体和非晶体比较项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则________熔点确定______不确定物理性质各向异性__________各向同性原子排列有规则晶粒的排列________无规则关系晶体和非晶体在一定条件下可以相互______典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶不规则确定各向同性无规则转化4.液体（1）表面张力①形成原因：表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的作用力表现为______.②作用：液体的表面张力使液面具有收缩到表面积______的趋势.③方向：表面张力跟液面______，且跟这部分液面的分界线______.④大小：液体的温度越高，表面张力______；液体中溶有杂质时，表面张力______；液体的密度越大，表面张力______.（2）毛细现象：指浸润液体在细管中______的现象，以及不浸润液体在细管中______的现象.细管越细，毛细现象越明显.引力最小相切垂直越小变小越大上升下降5.液晶（1）具有______的流动性.（2）具有______的光学各向异性.（3）在某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的.液体晶体6.气体压强（1）产生的原因由于大量分子____________而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强.（2）决定因素①宏观上：决定于气体的______和______.②微观上：决定于分子的__________和分子的密集程度.无规则运动温度体积平均动能基础自测判断下列说法是否正确（1）运动物体中的分子热运动比静止物体中的分子热运动剧烈.(

)×【解析】分子热运动是指微观运动，而物体的运动是指宏观运动，两者没有必然联系.（2）分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大.

(

)×【解析】分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而减小.（3）当分子间作用力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大.(

)×（4）内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同.

(

)×【解析】物体的内能指物体内所有分子的动能和势能之和，因此内能相同，分子平均动能不一定相同.（5）若不计分子势能，则质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能.(

)×【解析】若不计分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气，由于它们的物质的量不同，内能也不相同.

×（7）晶体的所有物理性质都是各向异性的.(

)×【解析】多晶体的物理性质是各向同性的.（8）烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体.(

)×【解析】烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母是单晶体.（9）在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用.(

)×精讲

考点剖析1.微观量的计算（1）微观量与宏观量（2）两种分子模型球体模型立方体模型对象固体和液体分子气体分子图示关系意义2.扩散现象、布朗运动与热运动的比较类别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特点是分子的运动，发生在任何两种固体、液体、气体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激烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动角度1

微观量的估算

ABC

A

角度2

分子热运动例2

[北京顺义区2026月考]

（多选）如图甲，某同学取1滴用水稀释的碳素墨汁悬浊液，滴在载玻片上，盖上盖玻片，放在高倍显微镜下观察小炭粒的运动情况.改变悬浊液的温度.重复上述操作，观察悬浊液中小炭粒的运动情况.他追踪大小不同的3个小炭粒的运动，每隔一定时间把小炭粒的位置记录在坐标纸上，然后用直线把这些位置按时间顺序依次连接起来，就得到如图乙所示的3个小炭粒运动的位置连线.根据所学，下列描述和判断正确的是(

)甲乙A.图乙中连线，是3个小炭粒做布朗运动的轨迹B.液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈C.布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D.小炭粒的运动是无规则的，说明液体分子的运动也是无规则的【解析】题图乙中的连线是小炭粒在不同时刻的位置的连线，不是运动轨迹，A错误；布朗运动是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的，而非液体各部分的温度不同引起的，悬浮颗粒越小，液体温度越高，颗粒的受力越不均衡，布朗运动就越剧烈，B正确，C错误；固体小颗粒的无规则运动，间接说明液体分子的运动也是无规则的，D正确.√√1.分子间的作用力及分子势能的比较图像随分子间距离的变化情况2.分子动能、分子势能、内能、机械能的比较比较项目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的热运动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、参考系和参考平面的选取有关说明温度、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

D

C

C

例5

[湖南衡阳2025月考]

德化白瓷享誉世界.如图所示，向陶瓷茶杯倒入一定量的热水，迅速盖上杯盖后，发现杯盖被顶起又落下发出“哐哐”的声响.不计热水的蒸发导致的气体分子数变化，下列说法正确的是(

)BA.杯盖被顶起是杯内气体分子间斥力作用的结果B.杯盖被顶起前，杯内气体分子对杯盖平均撞击次数一定增加C.杯盖被顶起前，杯内每个气体分子对杯盖的撞击力都增大D.杯盖被顶起前，杯内气体内能不变【解析】杯盖被顶起是杯内气体温度升高，压强增大的结果，A错误；杯盖被顶起前，杯内气体温度升高，分子平均动能增大，气体体积不变，故杯内气体分子对杯盖平均撞击次数一定增加，B正确；杯盖被顶起前，杯内气体温度升高，分子平均动能增大，分子平均速率增大，但并不是每个分子速率都增大，故不是杯内每个气体分子对杯盖的撞击力都增大，C错误；杯盖被顶起前，杯内气体温度升高，内能增大，D错误.变式

[河北沧州2025联考]

如图所示，将一只气球放到绝热密闭的升温箱中缓慢加热，升温箱内气体体积可变且压强恒定，气球随温度的升高缓慢膨胀的过程中，将气体视为理想气体，且气球不漏气，下列说法正确的是(

)CA.气球内气体对外做功，内能减少B.气球内气体温度升高，所有分子的动能均增大C.气球内的气体分子对气球壁单位面积的平均撞击力增大D.箱内气体及气球内气体总内能增加量等于从加热器上吸收的热量【解析】气球内气体温度升高，内能增加，A错误；温度升高，分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，B错误；气球内气体压强增大，气球内气体分子对气球壁单位面积的平均撞击力增大，C正确；箱内气体及气球内气体从加热器中吸收的热量等于总内能增加量和气球弹性势能增加量的总和，D错误.1.气体分子运动的速率分布图像（1）气体分子间距离大约是分子直径的10倍，分子间作用力十分微弱，可忽略不计；（2）分子沿各个方向运动的机会均等；（3）分子速率的分布按“中间多、两头少”的统计规律，如图所示.（4）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，但不是每个分子的速率都增大.2.气体压强的微观解释总结:

气体压强可以形象地理解为单位时间、单位面积上撞击的次数乘以一次性撞击的力

DA.曲线Ⅰ对应的气体温度更高

B.曲线Ⅰ和Ⅱ对应的气体内能相等C.曲线Ⅰ与横轴所围的面积更大

D.曲线Ⅰ对应的气体分子平均速率更小【解析】气体分子运动的统计规律：中间多，两头少；温度高，峰值向速度较大的方向移动，故曲线Ⅰ对应的气体温度更低，对应气体内能小、分子的平均速率也较小，A、B错误，D正确；在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率之间的关系图像与横轴所围面积都应该等于1，即两条曲线与横轴所围面积相等，C错误.例7

[江苏2025·8]

一定质量的理想气体，体积保持不变.在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示.与状态甲相比，该气体在状态乙时(

)CA.分子的数密度较大B.分子间平均距离较小C.分子的平均动能较大D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少【解析】理想气体质量不变，则分子总数不变，气体体积不变，则分子的数密度不变，平均每个分子占据的空间大小不变，即分子间平均距离保持不变，A、B错误；由图像可知气体在状态乙相比于在状态甲“各速率区间的分子数占总分子数的百分比”中分子速率大的更多，即气体在状态乙温度更高，分子的平均动能较大，C正确；气体温度较高，分子的平均速率较大，气体体积不变，则单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较多，D错误.例8

[北京2023·1]

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(

)AA.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

例9

在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针尖接触薄片背面上的一点，石蜡熔化区域的形状如图甲、乙、丙所示.甲、乙、丙三种固体在石蜡熔化过程中温度随加热时间变化的关系图像如图丁所示，则下列说法中正确的是(

)C甲乙丙丁A.甲一定是单晶体B.乙可能是金属薄片C.单晶体在一定条件下可能转化成非晶体D.甲内部的微粒排列是规则的，丙内部的微粒排列是不规则的【解析】由于单晶体是各向异性的，熔化在单晶体表面的石蜡应该是椭圆形，而非晶体和多晶体是各向同性，则熔化在它们表面的石蜡是圆形，因此丙是单晶体，根据温度随加热时间变化关系可知，甲是多晶体，乙是非晶体，金属属于晶体，故乙不可能是金属薄片，A、B错误；一定条件下，晶体和非晶体可以相互转化，C正确；甲是多晶体，其内部的微粒排列是不规则的，丙是单晶体，内部微粒排列规则，D错误.例10

[江苏南京2026开学考]

关于生活中的一些热学现象，下列说法正确的是(

)甲乙丙AA.图甲肥皂泡表面分子间表现为引力B.图甲肥皂泡内气体压强小于外部气体压强C.图乙中两种材料上的酱油滴，与左边材料不浸润，与右边材料浸润D.图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明该固体是非晶体

例11

[云南师大附中2026月考]

下列说法正确的是(

)CA.云母片上的石蜡熔化区域的形状呈椭圆形，表明云母片具有各向同性的特点B.液体与气体接触的表面层中，分子比较稀疏，分子间力表现为斥力，这是表面张力的来源C.浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降的现象称为毛细现象D.单个的蔗糖晶体颗粒是单晶体，粘在一起的糖块也是单晶体【解析】云母片是单晶体，具有各向异性，石蜡熔化区域呈椭圆形说明导热性各向异性，A错误；液体表面层分子间距较大，分子间作用力表现为引力，表面张力由此产生，B错误；浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降，符合毛细现象的定义，C正确；单个的蔗糖晶体颗粒是单晶体，但粘在一起的糖块是由许多取向不同的小晶粒组成的多晶体，不是单晶体，D错误.作业本1.[福建2026开学考]

（多选）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(

)BCA.这种渗透过程是可逆的B.硅晶体具有光学上的各向异性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显著是因为温度升高时，分子的平均速率减小【解析】本题考查固体的性质、分子热运动.掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，这种渗透过程是分子的扩散现象，该过程为自发过程，其逆过程不能自发进行，A错误，C正确；由于硅晶体的晶格结构，硅晶体具有光学上的各向异性，B正确；温度越高掺杂效果越显著是因为温度升高时，分子的平均速率增大，D错误.2.[湖北武汉2025开学考]

关于分子动理论，下列说法正确的是(

)CA.给自行车打气越打越困难，主要是因为车胎内气体分子之间的相互排斥作用B.随着温度的升高，所有气体分子热运动的速率都增大C.当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而减小D.向一锅水中撒点胡椒粉，加热时发现水中胡椒粉在翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈【解析】本题考查分子动理论.自行车打气越打越困难，主要是因为胎内气体压强增大，导致轮胎内外的压强差增大，与分子之间的作用力无关，A错误；随着温度的升高，气体分子的平均速率增大，并不是所有气体分子热运动的速率都增大，B错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离在增大过程中，分子力做正功，分子势能减小，C正确；胡椒粉的运动是由于水的对流形成的，不是布朗运动，D错误.3.[河南重点高中2025联考]

“嫦娥六号”探测器成功完成月球采样任务并返回地球.探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时不同表面会产生不同的压电效应（即由压力产生电势差的现象）.如图所示，则下列说法正确的是(

)CA.石英是非晶体B.石英没有确定的熔点C.石英内部分子按照一定的规律排列，具有空间上的周期性D.石英的外形一定是不规则的【解析】本题考查固体性质.晶体有确定的熔点，石英是晶体，有确定的熔点，A、B错误；组成晶体的微粒，按照一定的规律排列，具有空间上的周期性，C正确；由题意知，石英是晶体，具有规则的外形，D错误.4.[河北2025二模]

如图所示为某品牌卡车的气囊减震装置，当路面不平时，车体突然下沉会挤压气囊，不考虑热交换，该过程中关于气囊内的气体，下列说法正确的是(

)CA.外界对气体做的功小于气体内能的增加B.气体温度升高，每个分子的动能都增大C.气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大D.气体压强增大的唯一原因是气体分子运动变得剧烈【解析】本题考查气体压强的微观解释.车体会突然下沉挤压气囊，外界对气体做的功等于气体内能的增加，A错误；气体温度升高，气体的平均动能增大，但是不一定每一个气体分子的动能都增大，B错误；由于温度升高，分子平均速率增大，体积减小，分子密度增大，气体分子对气囊单位面积的平均撞击力增大，C正确；气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的，气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定，D错误.

D

C甲乙

7.[重庆一中2025模拟]

下列四幅图对应的说法正确的有(

)D甲乙丙丁A.图甲中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的B.图乙是玻璃管插入水中的情形，表明水不能浸润玻璃C.图丙中悬浮在液体中微粒的运动反映了微粒分子的无规则热运动D.图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，是液体表面张力形成的原因【解析】本题考查固体性质、浸润、布朗运动、表面张力.题图甲中食盐晶体是单晶体，其物理性质沿各个方向不一样，具有各向异性，A错误；题图乙是玻璃管插入水中的情形，根据题图乙可知，在附着层内液体分子之间呈现斥力效果，该现象是浸润，表明水能浸润玻璃，B错误；题图丙中悬浮在液体中微粒的运动是布朗运动，布朗运动反映了液体分子的无规则热运动，C错误；题图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，分子之间表现为引力效果，这是液体表面张力形成的原因，D正确.8.通电雾化玻璃能满足玻璃的通透性和保护隐私的双重要求，被广泛应用于各领域.如图所示，通电雾化玻璃是将液体高分子晶膜固化在两片玻璃之间，未通电时，看起来像一块毛玻璃，不透明；通电后，看起来像一块普通玻璃，透明.可以判断雾化玻璃中的液晶(

)DA.是液态的晶体B.具有光学性质的各向同性C.不通电时，入射光在液晶层发生了全反射，导致光线无法通过D.通电时，入射光在通过液晶层后按原有方向传播