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1、高中物理专题8-分子动理论气体 热力学定律（3-3）一、分子动理论1、物质是由大量分子组成的（1）单分子油膜法测量分子直径 d=V/S（2）1mol 任何物质含有的微粒数相同 NA=6.021023mol-12、分子永不停息的做无规则的热运动（1）扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象，说明了物质分子在不停地运动，同时还说明分子间有间隙，温度越高扩散越快。（2）布朗运动：它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是在显微镜下观察到的。布朗运动的三个主要特点：永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。产生布朗运动的原因：它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个
2、方向撞击的不均匀性造成的。布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。（3）热运动：分子的无规则运动与温度有关，简称热运动，温度越高，运动越剧烈。3、分子间的相互作用力分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些，如图中两条虚线所示。分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。在图象中实线曲线表示引力和斥力的合力(即分子力)随距离变化的情况。当两个分子间距在图象横坐标r0距离时，分子间的引力与斥力平衡，分子间作用力为零，r0的数量级为10-10m，相当于r0位置叫做平衡
3、位置。当分子距离的数量级大于10-9m时，分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略不计了。4、温度 宏观上的温度表示物体的冷热程度，微观上的温度是物体大量分子热运动平均动能的标志。热力学温度与摄氏温度的关系： T=t+273.15K5、内能分子势能分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。分子势能的大小与分子间距离有关，分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。（r=r0时分子势能最小）当rr0时，分子力为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加当rr0时，分子力为斥力，当r减少时，分子力做负功，分子是能增加物体的内能物体中所有分子热运动的动能和分子势能
4、的总和，叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。（理想气体的内能只取决于温度）改变内能的方式做功与热传递在使物体内能改变二、气体6、气体实验定律玻意耳定律：PV=C（C为常量）等温变化 微观解释：一定质量的理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的，在这种情况下，体积减少时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大。 适用条件：压强不太大，温度不太低 图象表达：P-1/V 查理定律：（C为常量）等容变化 微观解释：一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大
5、。 适用条件：温度不太低，压强不太大 图象表达：P-T 盖吕萨克定律：（C为常量）等压变化 微观解释：一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大，只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减少，才能保持压强不变 适用条件：压强不太大，温度不太低 图象表达：V-T 7、理想气体 宏观上：严格遵守三个实验定律的气体，在常温常压下实验气体可以看成理想气体 微观上：分子间的作用力可以忽略不计，故一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与体积无关 理想气体的方程：8、气体压强的微观解释 大量分子频繁的撞击器壁的结果 影响气体压强的因素气体的平均分子动能（温度）分子的密集程度即单位体积内的分子数（体积）三
6、、物态和物态变化9、晶体：外观上有规则的几何外形，有确定的熔点，一些物理性质表现为各向异性 非晶体：外观没有规则的几何外形，无确定的熔点，一些物理性质表现为各向同性 判断物质是晶体还是非晶体的主要依据是有无固定的熔点 晶体与非晶体并不是绝对的，有些晶体在一定的条件下可以转化为非晶体（石英玻璃）10、单晶体 多晶体 如果一个物体就是一个完整的晶体，如食盐小颗粒，这样的晶体就是单晶体（单晶硅、单晶锗） 如果整个物体是由许多杂乱无章的小晶体排列而成，这样的物体叫做多晶体，多晶体没有规则的几何外形，但同单晶体一样，仍有确定的熔点。11、表面张力 当表面层的分子比液体内部稀疏时，分子间距比内部大，表面层
7、的分子表现为引力。如露珠12、液晶 分子排列有序，各向异性，可自由移动，位置无序，具有流动性 各向异性：分子的排列从某个方向上看液晶分子排列是整齐的，从另一方向看去则是杂乱无章的13、改变系统内能的两种方式：做功和热传递热传递有三种不同的方式：热传导、热对流和热辐射这两种方式改变系统的内能是等效的区别：做功是系统内能和其他形式能之间发生转化；热传递是不同物体（或物体的不同部分）之间内能的转移14、热力学第一定律表达式U=W+Q符号WQU+外界对系统做功系统从外界吸热系统内能增加-系统对外界做功系统向外界放热系统内能减少15、能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化
8、为另一种形式，或者从一个物体转移到另一物体，在转化和转移的过程中其总量不变 第一类永动机不可制成是因为其违背了热力学第一定律 第二类永动机不可制成是因为其违背了热力学第二定律（一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行） 熵是分子热运动无序程度的定量量度，在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的。16、能量耗散 系统的内能流散到周围的环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用。2、 常规题型油膜法估测分子大小：球模型：VR3(适用于估算液体、固体分子直径) ； 立方体模型：Va3(适用于估算气体分子间距)1、【江苏省泰州中学2017届高三下学期期初考试】在做“用油膜法估测分子大小”的实验中
9、，所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得lmL上述溶液有75滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后, 将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廊，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为2cm,请根据以上实验数据求出油酸分子的直径为_m（保留1位有效数字） 【答案】 310-10【解析】2、在用油膜法估测分子的大小的实验中，具体操作如下：取油酸1.0 mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，
10、记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止，恰好共滴了100滴；在边长约40 cm的浅水盘内注入约2 cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个。利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为_m3，油膜面积为_m2，求得的油膜分子直径为_m。（结果全部
11、取2位有效数字）【答案】 【解析】油酸酒精溶液的浓度为，一滴溶液的体积为，则一滴油酸酒精溶液含纯油酸为；油膜的面积；油膜分子直径为。3、在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的试验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm。试求：（1）油酸膜的面积是 cm2。（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL。（3）按以上实验数据估测出油酸分子直径为 m。（结果保留1位有效数字）【答案
12、】（1）148 （2）810-6 （3）510-10【解析】（1）面积超过正方形一半的正方形的个数为148个，则油酸膜的面积约为S=148 cm2=1.4810-2 m2（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积（3）把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径。4、在“用油膜法估测分子大小”的实验中，按照油酸与酒精的体积比为m:n配制油酸酒精溶液，用注射器滴取该溶液，测得k滴溶液的总体积为V，将一滴溶液滴入浅盘，稳定后将油酸膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示。已知坐标纸上每个小正方形的边长为a。（1）求油膜面积；（2）估算油酸分子的直径。【答案】31a2 【解析】（1）估算油膜面积时以
13、超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出31格，则油酸薄膜面积为S=31a2。（2）根据公式V油酸=dS，可得d=分子动理论例、下列四幅图对应的四种说法正确的有（ ）A图中微粒运动位置的连线就是微粒无规则运动的轨迹B当两个相邻的分子间距离为时，分子间的分子势能最小C食盐晶体总是立方体形，但它的某些物理性质沿各个方向是不一样的D温度升高，每个气体分子热运动的速率都会增大【答案】BC即时练习：1(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是()A分子力先增大，后一直减小B分子力先做正功，后做负功C分子动能先增大，后减小D分子势能先增大，
14、后减小E分子势能和动能之和不变解析：选BCE分子力应先增大，后减小，再增大，所以A选项错；分子力先为引力，做正功，再为斥力，做负功，B选项正确；根据动能定理可知分子动能先增大后减小，分子势能先减小后增大，分子动能和分子势能之和保持不变，所以C、E选项正确，D错误。2、【变式探究】(多选)下列说法中正确的是（ ）A气体放出热量，其分子的平均动能可能增大B布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动C当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律E某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA3下列关于热学问题得说法正确的是A草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠这一物理过程中水分子间的引力、斥力都增大B晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大C由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液面分子间作用力表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势D某气体的摩尔质量为M、摩尔体积为V、密度为，用NA表示阿伏伽德罗常数，每个气体分子的质量0=M/NA，每个气体分子的体积V0=M/NAE密封在容积不变的容器内的气体，若温度升高，则气体分子对器壁单位面积上的平
