《2019年度高三物理一轮系列优质课件：第十三章 第1讲 分子动理论 内能 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年度高三物理一轮系列优质课件：第十三章 第1讲 分子动理论 内能 （62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十三章 热 学,第1讲 分子动理论 内能,过好双基关,一、分子动理论 1.物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 分子的直径(视为球模型)：数量级为 m； 分子的质量：数量级为1026 kg. (2)阿伏加德罗常数 1 mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取NA mol1； 阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.,1010,6.021023,2.分子永不停息地做无规则运动 (1)扩散现象 定义： 物质能够彼此进入对方的现象； 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 ，扩散现象越明显. (2)布朗运动 定义：
2、悬浮在液体中的 的永不停息的无规则运动； 实质：布朗运动反映了 的无规则运动； 特点：颗粒越 ，运动越明显；温度越 ，运动越剧烈.,不同,越高,小颗粒,液体分子,小,高,(3)热运动 分子的永不停息的 运动叫做热运动； 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，分子间的引力和斥力是 存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的 ； (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而 ，随分子间距离的减小而 ，但斥力比引力变化得 ；,无规则,同时,合力,减小,增大,快,(3)分子力与分子间距离的关系
3、图线 由分子间的作用力与分子间距离的关系图线(如图1所示)可知：,当rr0时，F引F斥，分子力为 ； 当rr0时，F引F斥，分子力表现为 ； 当rr0时，F引F斥，分子力表现为 ； 当分子间距离大于10r0(约为109 m)时，分子力很弱，可以忽略不计.,图1,零,引力,斥力,答案,自测1 根据分子动理论，下列说法正确的是 A.一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比 B.显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，就是分子的运动 C.分子间的相互作用的引力和斥力一定随分子间的距离增大而增大 D.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大,解析,解析 由于气体分子
4、的间距大于分子直径，故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比，故A错误； 显微镜下观察到的墨水中的小炭粒不停地无规则运动，是布朗运动，它是分子无规则运动的体现，但不是分子的运动，故B错误； 分子间的相互作用力随分子间距离增大而减小，但斥力减小得更快，故C错误； 若分子间距是从小于平衡距离开始变化，则分子力先做正功再做负功，故分子势能先减小后增大，故D正确.,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 . 2.两种温标 摄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 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
5、的平均值， 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 .,温度,分子热运动,温度,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 决定的能. (2)分子势能的决定因素 微观上：决定于 和分子排列情况； 宏观上：决定于 和状态.,相对,位置,分子间距离,体积,5.物体的内能 (1)概念理解：物体中所有分子热运动的 和 的总和，是状态量； (2)决定因素：对于给定的物体，其内能大小由物体的 和 决定，即由物体内部状态决定； (3)影响因素：物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小 ； (4)改变物体内能的两种方式： 和
6、 .,动能,分子势能,温度,体积,无关,做功,热传递,答案,自测2 (多选)对内能的理解，下列说法正确的是 A.系统的内能是由系统的状态决定的 B.做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能 C.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 D.1 g 100 水的内能小于1 g 100 水蒸气的内能,解析,解析 系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A正确； 做功和热传递都可以改变系统的内能，B错误； 质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，C错误； 在1 g 100 的水变成100
7、水蒸气的过程中，分子间距离变大，要克服分子间的引力做功，分子势能增大，所以1 g 100 水的内能小于1 g 100 水蒸气的内能，D正确.,研透命题点,能力考点 师生共研,2.宏观量与微观量的相互关系 (1)微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0. (2)宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度. (3)相互关系,例1 科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子.资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为3109 m的球，已知阿伏加德罗常数为6.01023 mol1.请估算该蛋白的密度.(计算结果保留一位有效数字),
8、答案 1103 kg/m3,代入数据得1103 kg/m3,答案,解析,变式1 (2018福建泉州模拟)2015年2月，美国科学家创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统，使太阳能取代石油成为可能.假设该“人造树叶”工作一段时间后，能将106 g的水分解为氢气和氧气.已知水的密度1.0103 kg/m3，摩尔质量M1.8102 kg/mol，阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1.试求：(结果均保留一位有效数字) (1)被分解的水中含有水分子的总数N；,答案,解析,答案 31016个,解析 水分子数：,(2)一个水分子的体积V0.,答案,解析,答案 31029 m3,变式
9、2 已知常温常压下CO2气体的密度为，CO2的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则在该状态下容器内体积为V的CO2气体含有的分子数 为_.在3 km的深海中，CO2浓缩成近似固体的硬胶体，此时若将 CO2分子看做直径为d的球，则该容器内CO2气体全部变成硬胶体后体积 约为_.,答案,解析,CO2浓缩成近似固体的硬胶体，分子个数不变，则该容器内CO2气体全部变成硬胶体后体积约为：,1.布朗运动 (1)研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒； (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：说明液体或气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
10、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.,基础考点 自主悟透,3.扩散现象、布朗运动与热运动的比较,例2 图2甲和乙是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同.比较两张图片可知：若水温相同，_(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，_(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈.,答案,解析,图2,甲,乙,解析 对比甲、乙两图特点可知，乙图中的炭粒运动剧烈，若水温相同，颗粒越小运动越剧烈，故甲中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，则水温越高，布朗运动越剧烈，故乙中水分子热运动
11、剧烈.,例3 (2017北京理综13)以下关于热运动的说法正确的是 A.水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B.水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C.水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D.水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大,答案,解析,解析 分子热运动的快慢只与温度有关，与物体速度无关，温度越高，分子热运动越剧烈，A错误，C正确； 水凝结成冰后，水分子的热运动仍存在，故B错误； 热运动是大量分子运动的统计规律，即温度是分子平均动能的标志，所以温度升高，分子的平均速率增大，并不代表每一个分子的速率都增大，故D错误.,变式3 (多选)(2015全国卷33(1)关于扩散现象，下列说法正确
12、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 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的,答案,解析,解析 根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A正确； 扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，故B错误，C正确； 扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确； 液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E错误.,变式4 (多选)关于布朗运动，下列说法中正确的是 A.布朗运动就是热运动 B.布朗运动的激烈程度与悬浮颗粒的大小有关，说
13、明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关 C.布朗运动虽不是分子运动，但它能反映分子的运动特征 D.布朗运动的激烈程度与温度有关，这说明分子运动的激烈程度与温度有关,答案,解析,解析 布朗运动间接反映了液体分子永不停息地做无规则运动，它不是微粒的热运动，也不是液体分子的热运动，因此A错误，C正确； 悬浮颗粒越小，布朗运动越显著，这是由于悬浮颗粒周围的液体分子对悬浮颗粒撞击的不均衡性引起的，不能说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关，B错误； 温度越高，布朗运动越激烈，说明温度越高，分子运动越激烈，D正确.,变式5 (多选)(2017全国卷33(1)氧气分子在0 和100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子
14、数的百分比随气体分子速率的变化分别如图3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100 时的情形 D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E.与0 时相比，100 时氧气分子速率出现在0400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大,图3,答案,解析,解析 根据图线的物理意义可知，曲线下的面积表示总分子数，所以图中两条曲线下的面积相等，选项A正确； 温度是分子平均动能的标志，且温度越高，速率大的分子所占比例较大，所以图中实线对应于氧气分子平均动能较大的情形，虚线对应于氧气分子平均动能较
15、小的情形，选项B、C正确； 根据曲线不能求出任意区间的氧气分子数目，选项D错误； 由图线可知100 时的氧气分子速率出现在0400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比比0 时的百分比小，选项E错误.,1.分子力、分子势能与分子间距离的关系： 分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图4所示(取无穷远处分子势能Ep0).,命题点三 分子动能、分子势能和内能,能力考点 师生共研,图4,(1)当rr0时，分子力表现为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加. (2)当rr0时，分子力表现为斥力，当r减小时，分子力做负功，分子势能增加. (3)当rr0时，分子势能最小.,2.内能和机械能的区别,例4 (多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图5中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是 A.在rr0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小 B.在rr0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小 C.在rr0时，分子势能最小，动能最大 D.在rr0时，分子势能为零 E.分子动能和势能之和在整个过程中不变,
