《2019年高考物理一轮复习第十四章热学第1讲分子动理论内能学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理一轮复习第十四章热学第1讲分子动理论内能学案（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第1 1讲讲 分子动理论分子动理论 内能内能板块一 主干梳理夯实基础【知识点1】 分子动理论 1物体是由大量分子组成的(1)分子的大小分子直径：数量级是1010 m；分子质量：数量级是1026 kg；测量方法：油膜法。(2)阿伏加德罗常数1 mol任何物质所含有的粒子数，NA6.021023mol1。2分子做永不停息的无规则运动(1)扩散现象定义：不同物质能够彼此进入对方的现象。实质：不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。(2)布朗运动定义：悬浮在液体中的微粒的永不停息的无规则运动。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。特点：永不停
2、息，无规则；微粒越小，温度越高，布朗运动越显著。结论：反映了液体分子的无规则运动。(3)热运动定义：分子永不停息的无规则运动。特点：温度越高，分子无规则运动越激烈。3分子间的相互作用力(1)引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，斥力比引力变化更快。(2)分子力随分子间距离的变化图象如图所示。(3)分子力的特点rr0时(r0的数量级为1010 m)，F引F斥，分子力F0；rr0时，F引F斥，分子力F表现为引力；r10r0时，F引、F斥迅速减为零，分子力F0。【知识点2】 温度是分子平均动能的标志、内能 1温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。22两种温标摄
3、氏温标和热力学温标。关系：Tt273.15 K。3分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能；(2)平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温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)定义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。(2)分子势能的决定因素微观上决定于分子间距离；宏观上决定于物体的体积。5物体的内能(1)物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫物体的内能，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积有关。(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。(4
4、)决定内能的因素微观上：分子动能、分子势能、分子个数。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做功：当做功使物体的内能发生改变时，外界对物体做了多少功，物体内能就增加多少；物体对外界做了多少功，物体内能就减少多少。热传递：当热传递使物体的内能发生改变时，物体吸收了多少热量，物体内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体内能就减少多少。【知识点3】 实验：用油膜法估测分子的大小实验目的1.了解本实验的实验原理及所需要的器材，了解实验的注意事项；2.会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的面积；3.会计算分子的大小，正确处理实验数据。实验原理如图所示，测出一滴
5、油酸酒精溶液在水面上形成的单分子油膜面积，将油酸分子看作球形，用d 计算出油V S膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度d就是油酸分子的直径。实验器材清水、酒精、油酸、量筒、浅盘(边长约3040 3cm)、注射器(或滴管)、玻璃板(或有机玻璃板)、彩笔、痱子粉(石膏粉)、坐标纸、容量瓶(500 mL)。实验步骤1.用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差。2.配制油酸酒精溶液，取油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻线为止，摇动容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，这样就得到了500 m
6、L含1 mL纯油酸的油酸酒精溶液。3.用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积VN时的滴数N。4.根据V0算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。VN N5.向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。6.用注射器或滴管在水面上滴一滴油酸酒精溶液。7.待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板(或有机玻璃板)放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描画出油酸薄膜的形状。8.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)。9.根据油酸酒精溶液的配制
7、比例，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d 算出油酸薄膜的厚度d。V S10.重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，求平均值，即为油酸分子的直径大小。注意事项1.油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差；2.注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内，当针头靠水面很近(油酸酒精溶液未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果；3.实验之前要训练好滴法；4.待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发后液面收缩；5.当重做实验时，水从浅盘的一侧边缘倒出，在这
8、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，这样可保持浅盘的清洁；6.从浅盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，这是由于以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥。这样做比粉撒在水面上的实验效果好；7.本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可；8.实验中所用的油酸及酒精都应取较纯药品，否则会影响结果。另外，实验中所有的容器必须洁净，不能有油污；9计算时注意单位和数量级，以及有效数字要求，细心求解、计算。板块二 考点细研悟法培优 考点1微观量的估算解题技巧1分子模型物质有固态、液态和气态三种状态，不同物态下应将分子看成
9、不同的模型。(1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示。分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d(球体模型)或d(立方体模型)。36V 3V4(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于每个分子所占据的平均空间。如图所示，此时每个分子占据的空间视为棱长为d的立方体，所以d。3V2微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m。3宏观量：物体体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量M、摩尔质量Mmol、物体的密度。4关系(1)分子的质量：m。Mmol NAVmol NA(2)分子的体积：V0。对气体，V0表示分子占据的空间。Vm
10、ol NAMmol NA(3)物体所含的分子数：nNANA，V VmolM Vmol或nNANA。M MmolV Mmol例1 用放大600倍的显微镜观察布朗运动，估计放大后的小颗粒(碳)体积为0.1109 m3，碳的密度为2.25103 kg/m3，摩尔质量是1.2102 kg/mol，阿伏加德罗常数为6.021023mol1，则：(1)该小碳粒含分子数约为多少个？(取一位有效数字)(2)假设小碳粒中的分子是紧挨在一起的，试估算碳分子的直径。(1)求解分子大小时，常用哪两种模型？提示：球形和立方体形。(2)如何求小碳粒的实际体积？提示：V实际。V放大 6003尝试解答 (1)51010个_(
11、2)2.61010_m。(1)设小颗粒棱长为a，放大600倍后，则其体积为V(600a)30.1109 m3。5实际体积为Va3 m31016 216质量为mV1.01015 kg 含分子数为nNA6.02102351010(个)。m M1.0 1015 1.2 102(2)将碳分子看成球体模型，则有 3V n4 3(d 2)d3 6得d m2.61010 m。36V n36 1016 216 5 1010 3.14总结升华微观量的求解方法(1)分子的大小、分子体积、分子质量属微观量，直接测量它们的数值非常困难，可以借助较易测量的宏观量结合摩尔体积、摩尔质量等来估算这些微观量，其中阿伏加德罗常
12、数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带。(2)建立合适的物理模型，通常把固体、液体分子模拟为球形或小立方体形，如上例中将碳分子看成球形；气体分子所占据的空间则可建立立方体模型。跟踪训练2017大连模拟(多选)某气体的摩尔质量为Mmol，摩尔体积为Vmol，密度为，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不可表示为( )ANABNAMmol mVmol mCNADNAVmol V0Mmol V0答案 CD解析 阿伏加德罗常数NA，其中V为每个气体分子所占有的体积，而V0是气体分子的体积，故Mmol mVmol mVmol VA、B正确，C错误；D中V0不是气体分子的质量，因而也是错误
13、的。考点2分子力、分子势能与分子间距离的关系拓展延伸分子力与分子势能6例2 72017广西柳州模拟分子势能与分子力随分子间距离r变化的关系如图甲所示。现将甲分子固定在坐标原点O，乙分子只受两分子间的作用力沿x轴正方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图乙所示。设在移动过程中两分子所具有的总能量为0，则( )A乙分子在P点时加速度最大B乙分子在Q点时分子势能最小C乙分子在Q点时处于平衡状态D乙分子在P点时分子动能最大(1)分子的引力和斥力随分子间距变化的规律？提示：分子的引力和斥力都随分子间距的增大而减小，但分子斥力减小得快。(2)甲图中，最低点对应的距离多大？提示：甲图中
14、，分子力图象的最低点对应的位置是rr0的某一值。分子势能图象的最低点对应的位置是rr0。尝试解答 选D。根据题意，乙分子的分子动能和两分子间的分子势能之和为零，所以当分子势能最小时，乙分子的分子动能最大，当分子势能为零时，乙分子的分子动能也为零。观察题图乙可知，乙分子在P点时分子势能最小，则乙分子在P点时的分子动能最大，此处分子力为零，加速度为零，选项A错误，D正确。乙分子在Q点时分子势能为零，但不是最小，此处，分子力不为零，加速度不为零，选项B、C错误。总结升华判断分子势能变化的三种方法方法一：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。方法二：利用分子势能与
15、分子间距离的关系图线判断。如图所示。方法三：与弹簧类比。弹簧处于原长时(rr0)弹性势能最小，在此基础上：r，Ep；r，Ep。(多选)关于分子间的相互作用力，以下说法中正确的是( )跟踪训练A当分子间的距离rr0时，分子力为零，说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力8B分子力随分子间距离的变化而变化，当rr0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表现为引力C当分子间的距离r109 m时，分子间的作用力可以忽略不计答案 CD解析 当分子间距离rr0时，分子间引力和斥力大小相等，分子力为零，并不是不存在斥力和引力，A选项错误。当rr0时，随着分子间距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，故分子力表现为引力，所以B选项错误。当r109 m时，分子间的引力、斥力都很小，可以忽略不计，所以分子间的作用力也可以忽略不计。考点3物体的内能对比分析1物体的内能与机械能的比较92温度、内能、热量、功的比较10例3 关于物体的内能，以下说法正确的是( )A不同物体，温度相等，内能也相等B所有分子的分子势能增大，物体的内能也增大C温度升高，分子平均动能增大，但内能不一定增大D只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等(1)一定质量的物体，内能由什么决定？提示：由温度和体积决定。(2)一定质量的理想气体，内能由什
