物理選考部分 熱學(xué) 1 分子動(dòng)理論 內(nèi)能

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1、選修3-3熱學(xué)第1講分子動(dòng)理論內(nèi)能【知識(shí)導(dǎo)圖】6.021023微粒0引力斥力t+273.15平均動(dòng)能距離體積動(dòng)能溫度體積單分子油膜VS【微點(diǎn)撥】1.理解分子動(dòng)理論的三點(diǎn)注意:(1)1 mol任何物質(zhì)都含有NA個(gè)微粒。(2)擴(kuò)散現(xiàn)象為分子的運(yùn)動(dòng),布朗運(yùn)動(dòng)不是分子的運(yùn)動(dòng)。(3)分子間相互作用力實(shí)際表現(xiàn)為引力和斥力的合力。2.內(nèi)能理解的兩個(gè)關(guān)鍵:(1)當(dāng)分子間距r=r0時(shí),分子勢能最小。(2)改變內(nèi)能的兩種方式為做功和熱傳遞。3.三個(gè)微觀量的區(qū)別:(1)分子的質(zhì)量:包括固體、液體和氣體分子的質(zhì)量。(2)分子的體積:常指固體和液體分子的體積。(3)分子占據(jù)的體積:常指氣體分子占據(jù)的體積?！净垩奂m錯(cuò)】(

2、1)若體積為V的氧氣中含有氧氣分子個(gè)數(shù)為N,則每個(gè)氧氣分子的體積為 。糾錯(cuò):_。VN應(yīng)為每個(gè)氧氣分子占據(jù)的體積為VN(2)布朗運(yùn)動(dòng)中,顆粒越大,現(xiàn)象越明顯。糾錯(cuò):_。(3)分子間引力、斥力同時(shí)存在,當(dāng)分子間距增大時(shí),引力增大、斥力減小,分子力表現(xiàn)為引力。糾錯(cuò):_。(4)溫度升高,物體的內(nèi)能增大。糾錯(cuò):_顆粒越小,現(xiàn)象越明顯引力、斥力都減小內(nèi)能不一定增大?？键c(diǎn)1微觀量的估算 【典題探究】 【典例1】(2017江蘇高考)科學(xué)家可以運(yùn)用無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來研究生物蛋白分子。資料顯示,某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66 kg/mol,其分子可視為半徑為310-9 m的球,已知阿伏伽德羅常數(shù)為6.01023 mol

3、-1。請估算該蛋白的密度。(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)導(dǎo)學(xué)號(hào)04450270【解析】解法一:摩爾體積V= r3NA由= ,解得= 代入數(shù)據(jù)得=1103 kg/m3解法二:摩爾體積V=(2r)3NA,由= 得= ,解得=5102 kg/m3。答案:1103 kg/m3或5102 kg/m343MV3A3M4 r NMV3AM8r N【通關(guān)秘籍】 1.分子的兩種模型:(1)球體模型直徑d= 。(常用于固體和液體)(2)立方體模型邊長d= 。(常用于氣體)對于氣體分子,d= 的值并非氣體分子的大小,而是兩個(gè)相鄰的氣體分子之間的平均距離。036V30V30V2.與阿伏加德羅常數(shù)有關(guān)的宏觀量和微觀量的計(jì)

4、算方法:(1)宏觀物理量:物體的質(zhì)量m,體積V,密度,摩爾質(zhì)量Mmol,摩爾體積Vmol。(2)微觀物理量:分子的質(zhì)量m0,分子的體積V0,分子直徑d。(3)宏觀量、微觀量以及它們之間的關(guān)系。已知量已知量可求量可求量摩爾體積摩爾體積V Vmolmol分子體積分子體積V V0 0= = ( (適用于固體和液適用于固體和液體體) )分子占據(jù)體積分子占據(jù)體積V V占占= = ( (適用于氣體適用于氣體) )摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量M Mmolmol分子質(zhì)量分子質(zhì)量m m0 0= = molAVNmolAVNmolAMN已知量已知量可求量可求量體積體積V V和摩爾體積和摩爾體積V Vmolmol分子數(shù)目分子數(shù)

5、目n= n= N NA A( (適用于固體、液適用于固體、液體和氣體體和氣體) )質(zhì)量質(zhì)量m m和摩爾質(zhì)量和摩爾質(zhì)量M Mmolmol分子數(shù)目分子數(shù)目n= Nn= NA AmolVVmolmM【考點(diǎn)沖關(guān)】 (多選)鉆石是首飾和高強(qiáng)度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料,設(shè)鉆石的密度為(單位為kg/m3),摩爾質(zhì)量為M(單位為g/mol),阿伏加德羅常數(shù)為NA。已知1克拉=0.2克,則()A.a克拉鉆石所含有的分子數(shù)為 B.a克拉鉆石所含有的分子數(shù)為 A0.2aNMAaNMC.每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為 (單位為m)D.每個(gè)鉆石分子直徑的表達(dá)式為 (單位為m)E.每個(gè)鉆石分子的質(zhì)量為 33A6M 10N

6、A6MN AMN【解析】選A、C、E。a克拉鉆石的摩爾數(shù)為 ,則所含分子數(shù)為 NA,A正確,B錯(cuò)誤;每個(gè)鉆石分子的體積為 則其直徑為 (m),C正確,D錯(cuò)誤;每個(gè)鉆石分子質(zhì)量為 ,E正確。0.2aM0.2aM33AM 101d ,N6 33A6M 10NAMN【加固訓(xùn)練】科學(xué)家已創(chuàng)造出一種利用細(xì)菌將太陽能轉(zhuǎn)化為液體燃料的“人造樹葉”系統(tǒng),使太陽能取代石油成為可能。假設(shè)該“人造樹葉”工作一段時(shí)間后,能將10-6 g 的水分解為氫氣和氧氣。已知水的密度=1.0103kg/m3,摩爾質(zhì)量M=1.810-2 kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.01023 mol-1。試求:(結(jié)果均保留一位有效數(shù)字)

7、(1)被分解的水中含有水分子的總數(shù)N。(2)一個(gè)水分子的體積V?！窘馕觥?1)水分子數(shù)N= 31016個(gè)。(2)水的摩爾體積Vmol= 水分子的體積V= 310-29 m3。答案:(1)31016個(gè)(2)310-29 m36323A2mN10106.0 10M1.8 10MmolAAVMNN考點(diǎn)2分子的熱運(yùn)動(dòng)【典題探究】 【典例2】(2017北京高考)以下關(guān)于熱運(yùn)動(dòng)的說法正確的是導(dǎo)學(xué)號(hào)04450271()A.水流速度越大,水分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈B.水凝結(jié)成冰后,水分子的熱運(yùn)動(dòng)停止C.水的溫度越高,水分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈D.水的溫度升高,每一個(gè)水分子的運(yùn)動(dòng)速率都會(huì)增大 【解析】選C。一切物質(zhì)分子都在

8、不停地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,與物體的宏觀速度無關(guān),A錯(cuò)誤,C正確;溫度升高時(shí),分子的平均速率增大,但不是每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都增大,D錯(cuò)誤?！就P(guān)秘籍】 布朗運(yùn)動(dòng)和分子熱運(yùn)動(dòng)的比較: 兩種運(yùn)兩種運(yùn)動(dòng)動(dòng)比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)活動(dòng)主體活動(dòng)主體微粒微粒分子分子 兩種運(yùn)兩種運(yùn)動(dòng)動(dòng)比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)區(qū)別區(qū)別布朗運(yùn)動(dòng)是微布朗運(yùn)動(dòng)是微粒的運(yùn)動(dòng)粒的運(yùn)動(dòng), ,是是比分子大得多比分子大得多的分子團(tuán)的運(yùn)的分子團(tuán)的運(yùn)動(dòng)動(dòng), ,較大的微較大的微粒不做布朗運(yùn)粒不做布朗運(yùn)動(dòng)動(dòng), ,但它本身但它本身以及周

9、圍的分以及周圍的分子仍在做熱運(yùn)子仍在做熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)是指熱運(yùn)動(dòng)是指分子的運(yùn)動(dòng)分子的運(yùn)動(dòng), ,分子無論大分子無論大小都做熱運(yùn)小都做熱運(yùn)動(dòng)動(dòng), ,熱運(yùn)動(dòng)不熱運(yùn)動(dòng)不能通過光學(xué)能通過光學(xué)顯微鏡直接顯微鏡直接觀察到觀察到 兩種運(yùn)兩種運(yùn)動(dòng)動(dòng)比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)共同點(diǎn)共同點(diǎn)都是永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)都是永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng), ,都隨溫度升高而變得更加激都隨溫度升高而變得更加激烈烈, ,都是肉眼所不能直接看都是肉眼所不能直接看見的見的聯(lián)系聯(lián)系布朗運(yùn)動(dòng)是由微粒受到周圍布朗運(yùn)動(dòng)是由微粒受到周圍分子做熱運(yùn)動(dòng)的撞擊力的不分子做熱運(yùn)動(dòng)的撞擊力的不平衡而引起的平衡而引起的, ,它是分子做它是

10、分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的間接反映無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的間接反映【考點(diǎn)沖關(guān)】 1.(多選)關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是()A.液體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)B.布朗運(yùn)動(dòng)證明組成固體微粒的分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)C.布朗運(yùn)動(dòng)反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)D.懸浮微粒越小,某一瞬間跟它相撞的分子數(shù)越少,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯E.溫度越高,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯,所以布朗運(yùn)動(dòng)也是分子的熱運(yùn)動(dòng)【解析】選A、C、D。根據(jù)布朗運(yùn)動(dòng)的定義可知,液體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng),故A正確;布朗運(yùn)動(dòng)是液體內(nèi)部分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí),對懸浮小顆粒碰撞作用的不平衡所引起的,布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映,不是固體微粒的分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤,

11、C正確;布朗運(yùn)動(dòng)是液體內(nèi)部分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí),對懸浮小顆粒碰撞作用的不平衡所引起的,懸浮微粒越小,某一瞬間跟它相撞的分子數(shù)越少,微粒越不平衡,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯,故D正確;布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映,不是分子的熱運(yùn)動(dòng),故E錯(cuò)誤。2.(2017江蘇高考)甲和乙圖是某同學(xué)從資料中查到的兩張記錄水中炭粒運(yùn)動(dòng)位置連線的圖片,記錄炭粒位置的時(shí)間間隔均為30 s,兩方格紙每格表示的長度相同。比較兩張圖片可知:若水溫相同,(選填“甲”或“乙”)中炭粒的顆粒較大;若炭粒大小相同,(選填“甲”或“乙”)中水分子的熱運(yùn)動(dòng)較劇烈。 【解析】影響布朗運(yùn)動(dòng)快慢的因素有兩個(gè),即懸浮顆粒的大小和液體溫度,顆粒越小布朗運(yùn)

12、動(dòng)越明顯,液體溫度越高布朗運(yùn)動(dòng)越明顯,從題圖可以看出,乙中炭粒的布朗運(yùn)動(dòng)明顯,因此水溫相同時(shí),甲中炭粒的顆粒大;炭粒大小相同時(shí),乙中水的溫度高,水分子的熱運(yùn)動(dòng)較劇烈。答案:甲乙【加固訓(xùn)練】用顯微鏡觀察水中的花粉時(shí),追蹤某一個(gè)花粉顆粒的運(yùn)動(dòng)徑跡,每隔10 s記下它的位置,得到了a、b、c、d、e、f、g等點(diǎn),再用直線依次連接這些點(diǎn),如圖所示,則下列說法中正確的是()A.連接這些點(diǎn)的折線就是這一花粉顆粒的運(yùn)動(dòng)徑跡B.它說明花粉顆粒做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)C.從a點(diǎn)開始計(jì)時(shí),經(jīng)36 s,花粉顆?？赡懿辉赿e連線上D.從a點(diǎn)開始計(jì)時(shí),經(jīng)36 s,花粉顆粒一定在de連線的某一點(diǎn)上【解析】選C。 根據(jù)題意,有:每隔1

13、0 s把觀察到的花粉顆粒的位置記錄下來,然后用直線把這些位置依次連接成折線;故此圖象是每隔10 s固體微粒的位置,而不是花粉顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡,更不是花分子的運(yùn)動(dòng)軌跡,故A錯(cuò)誤;由圖線的雜亂無章得到花粉顆粒運(yùn)動(dòng)的雜亂無章,反映了液體分子熱運(yùn)動(dòng)的雜亂無章,故B錯(cuò)誤;從a點(diǎn)開始計(jì)時(shí),經(jīng)36 s,花粉顆粒可能在任一點(diǎn),可能不在de連線上,C正確,D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)3分子力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系 【典題探究】 【典例3】(多選)(2018長沙模擬)下列說法正確的是導(dǎo)學(xué)號(hào)04450272()A.兩個(gè)分子之間的作用力會(huì)隨著距離的增大而減小B.物體的內(nèi)能在宏觀上只與其溫度和體積有關(guān)C.一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷等容過程

14、,如果吸熱則其內(nèi)能一定增加D.分子a從遠(yuǎn)處趨近固定不動(dòng)的分子b,當(dāng)a到達(dá)受b的作用力為零處時(shí),a的動(dòng)能一定最大E.物質(zhì)的狀態(tài)在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)變,在轉(zhuǎn)變過程中會(huì)發(fā)生能量交換【解析】選C、D、E。當(dāng)分子處在平衡位置時(shí),兩個(gè)分子之間的作用力最小,當(dāng)分子之間的距離從平衡位置逐漸增大時(shí),分子力會(huì)隨著距離的增大先增大后減小,A錯(cuò)誤;物體的內(nèi)能在宏觀上除了與其溫度和體積有關(guān)外,還與物體的質(zhì)量有關(guān),B錯(cuò)誤;由熱力學(xué)第一定律U=Q+W,一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷等容過程,外界對氣體不做功,W=0,如果吸熱,Q0,則其內(nèi)能U一定增加,C正確;分子a從遠(yuǎn)處趨近固定不動(dòng)的分子b,當(dāng)a到達(dá)受b的作用力為零處時(shí),a的分子

15、勢能最小,動(dòng)能一定最大,D正確;物質(zhì)的狀態(tài)在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)變,在轉(zhuǎn)變過程中會(huì)發(fā)生能量交換,E正確?！就P(guān)秘籍】 分子力及分子勢能比較:分子力分子力F F分子勢能分子勢能E Ep p圖圖象象 分子力分子力F F分子勢能分子勢能E Ep p rrrrrr0 0r r增大增大,F,F先增先增大后減小大后減小, ,表表現(xiàn)為引力現(xiàn)為引力r r增大增大,F,F做負(fù)功做負(fù)功,E,Ep p增大增大r=rr=r0 0F F引引=F=F斥斥,F=0,F=0E Ep p最小最小, ,但不為零但不為零rr10r10r0 0引力和斥力都引力和斥力都很微弱很微弱,F=0,F=0【考點(diǎn)沖關(guān)】 1.(多選)兩個(gè)相距較

16、遠(yuǎn)的分子僅在分子力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),直至不再靠近。在此過程中,下列說法正確的是 ()A.分子力先增大,后一直減小B.分子力先做正功,后做負(fù)功C.分子動(dòng)能先增大,后減小D.分子勢能先增大,后減小E.分子勢能和動(dòng)能之和不變【解析】選B、C、E。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí),分子力表現(xiàn)為引力,靠近過程中分子力做正功,動(dòng)能增大,勢能減小;當(dāng)距離減小至分子平衡距離時(shí),引力和斥力相等,合力為零,動(dòng)能最大,勢能最小;當(dāng)距離繼續(xù)減小時(shí),分子力表現(xiàn)為斥力,繼續(xù)靠近過程中,斥力做負(fù)功,勢能增大,動(dòng)能減小,因?yàn)橹挥蟹肿恿ψ龉?所以動(dòng)能和勢能之和不變,選項(xiàng)B、C、E正確。2.(多選)(2018唐山模擬)下列關(guān)于分子力的說法中正確

17、的是()A.鐵絲很難被拉長,這一事實(shí)說明鐵分子間存在引力B.水很難被壓縮,這一事實(shí)說明水分子間存在斥力C.將打氣管的出口端封住,向下壓活塞,當(dāng)空氣被壓縮到一定程度后很難再壓縮,這一事實(shí)說明這時(shí)空氣分子間表現(xiàn)為斥力D.磁鐵可以吸引鐵屑,這一事實(shí)說明分子間存在引力E.當(dāng)分子間距離為r0時(shí),引力與斥力同時(shí)存在,但合力為零【解析】選A、B、E。原來分子間距r等于r0,拉長時(shí)rr0,表現(xiàn)為引力,A對;壓縮時(shí)rr0,表現(xiàn)為斥力,B對;壓縮到一定程度后,空氣很難再壓縮,是氣體分子頻繁撞擊活塞產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)增大的結(jié)果,C錯(cuò);磁鐵吸引鐵屑是磁場力的作用,不是分子力的作用,D錯(cuò);分子之間的引力和斥力是同時(shí)存在的,

18、r=r0時(shí)合力等于零,但引力和斥力仍存在,E正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖為兩分子系統(tǒng)的勢能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系曲線。下列說法正確的是()A.當(dāng)r大于r1時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為引力B.當(dāng)r小于r1時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為斥力C.當(dāng)r等于r2時(shí),分子間的作用力最大D.在r由r1變到r2的過程中,分子間的作用力做負(fù)功【解析】選B。由圖象可知:分子間距離為r2時(shí)分子勢能最小,此時(shí)分子間的距離為平衡距離;r2是分子的平衡距離,當(dāng)0rr2時(shí)分子力為引力,故A錯(cuò)誤;當(dāng)r小于r1時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,故B正確;當(dāng)r等于r2時(shí),分子間的作用力為零,故C錯(cuò)誤;在r由r1變到r2的過程中,分子力為斥力,分

19、子間距離增大,分子間的作用力做正功,故D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)4物體的內(nèi)能 【典題探究】 【典例4】(多選)關(guān)于物體的內(nèi)能,下列敘述中正確的是 導(dǎo)學(xué)號(hào)04450273()A.溫度高的物體比溫度低的物體內(nèi)能大B.物體的內(nèi)能不可能為零C.內(nèi)能相同的物體,它們的分子平均動(dòng)能一定相同D.內(nèi)能不相同的物體,它們的分子平均動(dòng)能可能相同E.物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)相關(guān)【解析】選B、D、E。溫度高低反映分子平均動(dòng)能的大小,但由于物體不同,分子數(shù)目不同,所以無法反映物體內(nèi)能的大小,故A錯(cuò)誤;由于分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),因此內(nèi)能不可能為零,B正確;內(nèi)能相同的物體的分子平均動(dòng)能不一定相同,C錯(cuò)誤;內(nèi)能不

20、同的兩個(gè)物體,溫度可能相同,即分子平均動(dòng)能可能相同,D正確;物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關(guān),故E正確。【通關(guān)秘籍】 物體的內(nèi)能與機(jī)械能的比較:名稱名稱比比 較較內(nèi)能內(nèi)能機(jī)機(jī) 械械 能能定義定義物體中所有物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子動(dòng)能與分子勢能的總和勢能的總和物體的動(dòng)能、重物體的動(dòng)能、重力勢能和彈性勢力勢能和彈性勢能的統(tǒng)稱能的統(tǒng)稱名稱名稱比比 較較內(nèi)能內(nèi)能機(jī)機(jī) 械械 能能決定決定因素因素與物體的溫與物體的溫度、體積、度、體積、物態(tài)和分子物態(tài)和分子數(shù)有關(guān)數(shù)有關(guān)跟宏觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、跟宏觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、參考系和零勢能參考系和零勢能點(diǎn)的選取有關(guān)點(diǎn)的選取有關(guān)量值量值任何物體都任何物體

21、都有內(nèi)能有內(nèi)能可以為零可以為零名稱名稱比比 較較內(nèi)能內(nèi)能機(jī)機(jī) 械械 能能測量測量無法測量無法測量, ,其其變化量可由變化量可由做功和熱傳做功和熱傳遞量度遞量度可測量可測量本質(zhì)本質(zhì)微觀分子的微觀分子的運(yùn)動(dòng)和相互運(yùn)動(dòng)和相互作用的結(jié)果作用的結(jié)果宏觀物體的運(yùn)動(dòng)宏觀物體的運(yùn)動(dòng)和相互作用的結(jié)和相互作用的結(jié)果果名稱名稱比比 較較內(nèi)能內(nèi)能機(jī)機(jī) 械械 能能運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式形式熱運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)聯(lián)系聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化, ,能能的總量守恒的總量守恒【考點(diǎn)沖關(guān)】 (多選)(2018鞍山模擬)如圖所示為某實(shí)驗(yàn)器材的結(jié)構(gòu)示意圖,金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間有一定體積的空氣,內(nèi)筒中有水,在水

22、加熱升溫的過程中()A.被封閉的空氣內(nèi)能增大B.被封閉的空氣分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)更劇烈了C.被封閉的空氣分子間引力和斥力都減小D.被封閉的空氣的所有分子運(yùn)動(dòng)速率都增大E.被封閉的空氣分子間引力和斥力都不變【解析】選A、B、E。 水加熱升溫使空氣溫度升高,故封閉空氣的內(nèi)能增大,故A正確;溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度升高,故分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增加,即被封閉的空氣分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)更劇烈了,故B正確;氣體體積不變,故分子的平均距離不變,故被封閉的空氣分子間引力和斥力都不變,故C錯(cuò)誤,E正確;溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志,溫度升高,故分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增加,但不是每個(gè)分子的動(dòng)能均增加,即不是所

23、有分子運(yùn)動(dòng)速率都增大,故D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】若某種實(shí)際氣體分子的作用力表現(xiàn)為引力,則一定質(zhì)量的該氣體內(nèi)能的大小與氣體體積和溫度的關(guān)系是 ()A.如果保持其體積不變,溫度升高,內(nèi)能增大B.如果保持其體積不變,溫度升高,內(nèi)能減小C.如果保持其溫度不變,體積增大,內(nèi)能不變D.如果保持其溫度不變,體積增大,內(nèi)能減小【解析】選A。若保持氣體的體積不變,則分子勢能不變,溫度升高,分子的平均動(dòng)能變大,故氣體的內(nèi)能增大,A正確,B錯(cuò)誤;若保持氣體的溫度不變,氣體分子的平均動(dòng)能不變,體積增大,分子間的引力做負(fù)功,分子勢能增大,故氣體的內(nèi)能增大,C、D均錯(cuò)誤?？键c(diǎn)5實(shí)驗(yàn):用油膜法估測分子的大小 【典題探究】 【典

24、例5】用油膜法估測分子的大小。實(shí)驗(yàn)器材有:濃度=0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1 mL的量筒、盛有適量清水的淺盤、痱子粉、膠頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙(最小正方形邊長為1 cm)。則: 導(dǎo)學(xué)號(hào)04450274(1)下面是給出的實(shí)驗(yàn)步驟,為估算油酸分子的直徑,請補(bǔ)填實(shí)驗(yàn)步驟D。A.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上。B.用滴管將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下滴入1 mL油酸酒精溶液的滴數(shù)N。C.將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上,用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液,從低處向水面中央滴入一滴。D.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃

25、板放在坐標(biāo)紙上,以坐標(biāo)紙上邊長為1 cm的正方形為單位,計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù),算出。 (2)上述步驟中,正確的順序是、D。 (3)利用以上測量數(shù)據(jù),寫出單個(gè)油酸分子直徑的表達(dá)式為。 【解析】(1)數(shù)出正方形的個(gè)數(shù)后,應(yīng)計(jì)算出油膜的面積。(2)先后順序?yàn)?先知道每滴油酸的體積,再取一滴溶液滴入淺水盤使其充分?jǐn)U散,再蓋上玻璃板描繪油酸薄膜的形狀。(3)一滴油酸酒精溶液的體積為 mL,一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積為 0.05% mL油酸分子直徑的大小為d= 答案:(1)油酸薄膜的面積S(2)BCA(3) cm1N1N10.05%0.05%N cmSNS。0.05%NS【通關(guān)秘籍】 1.實(shí)驗(yàn)操作

26、與數(shù)據(jù)處理:(1)實(shí)驗(yàn)器材:盛水方盤、注射器(或膠頭滴管)、試劑瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩筆。(2)實(shí)驗(yàn)步驟:在方盤中盛入適量的水(約2 cm深),使水處于穩(wěn)定狀態(tài)。用注射器(或膠頭滴管)取事先配好的油酸酒精溶液,逐滴滴入量筒,記下量筒中滴入1 mL溶液所需加入溶液的滴數(shù)。將痱子粉均勻地撒在水面上。用注射器(或膠頭滴管)靠近水面將一滴油酸酒精溶液滴在水面上。待油酸膜的面積穩(wěn)定后,把玻璃板放在方盤上,用筆描繪出油酸膜的形狀。(3)數(shù)據(jù)處理:將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,算出油酸薄膜的面積。根據(jù)油酸酒精溶液的濃度,算出一滴溶液中純油酸的體積V,然后根據(jù)純油酸的體積

27、V和薄膜的面積S,算出油酸薄膜的厚度d= ,即為油酸分子的直徑。比較算出的分子直徑,看其數(shù)量級(jí)是否為10-10 m,若不是10-10 m需重做實(shí)驗(yàn)。VS2.注意事項(xiàng):(1)將所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈,吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分別專用,不能混用。(2)痱子粉和油酸的用量都不可太大,否則不易成功。(3)油酸酒精溶液的濃度以小于0.1%為宜。(4)淺盤中的水離盤口面的距離應(yīng)較小,并要水平放置,以便準(zhǔn)確地畫出薄膜的形狀,畫線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。(5)要待油膜形狀穩(wěn)定后再畫輪廓。(6)滴油酸酒精溶液的滴口應(yīng)在離水面1 cm之內(nèi),否則油膜難以形成。3.誤差分析:(1)純油酸體積的計(jì)算引起誤差。(2)油

28、膜面積的計(jì)算造成誤差。油膜形狀的畫線誤差。數(shù)格子法本身是一種估算的方法,自然會(huì)帶來誤差。【考點(diǎn)沖關(guān)】 在用油膜法估測分子的大小的實(shí)驗(yàn)中,具體操作如下:取油酸0.1 mL注入250 mL的容量瓶內(nèi),然后向瓶中加入酒精,直到液面達(dá)到250 mL的刻度為止,搖動(dòng)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,記錄滴入的滴數(shù)直到量筒達(dá)到1.0 mL為止,恰好共滴了100滴;在邊長約40 cm的淺盤內(nèi)注入約2 cm深的水,將細(xì)石膏粉均勻地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,輕輕地向水面滴一滴溶液,酒精揮發(fā)后,油酸在水面上盡可能地散開,形成一層油膜,膜上沒有石膏粉,可以清楚

29、地看出油膜輪廓;待油膜形狀穩(wěn)定后,將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上,在玻璃板上繪出油膜的形狀;將畫有油膜形狀的玻璃板放在邊長為1.0 cm的方格紙上,算出完整的方格有67個(gè),大于半格的有14個(gè),小于半格的有19個(gè)。(1)這種估測方法是將每個(gè)分子視為_,讓油酸盡可能地在水面上散開,則形成的油膜可視為_,這層油膜的厚度可視為油酸分子的_。 (2)利用上述具體操作中的有關(guān)數(shù)據(jù)可知一滴油酸酒精溶液含純油酸為_m3,油膜面積為_ _m2,求得的油酸分子直徑為_m。(結(jié)果全部取兩位有效數(shù)字) 【解析】(1)這種估測方法是將每個(gè)分子視為球體,讓油酸盡可能地在水面散開,形成的油膜可視為單分子油膜,這層油膜的厚度

30、可視為油酸分子的直徑。(2)一滴油酸酒精溶液含純油酸體積為V= mL=4.010-12 m30.11250 100據(jù)題意:完整的方格有67個(gè),大于半格的有14個(gè),小于半格的有19個(gè)。根據(jù)大于半格算一個(gè)計(jì)算,則有效的方格個(gè)數(shù)為n=67+14=81,則油膜面積為S=811 cm1 cm=81 cm2=8.110-3 m2油酸在水面上形成單分子油膜,則油酸分子直徑為d= 4.910-10 m123V4.0 10mS8.1 10 答案:(1)球體單分子油膜直徑(2)4.010-12 8.110-3 4.910-10【加固訓(xùn)練】在用油膜法測量分子直徑的實(shí)驗(yàn)中:(1)體積為10 cm3的油酸,滴在水面上展

31、開形成單分子油膜,則油膜面積的數(shù)量級(jí)為_。 A.109 cm2B.106 cm2C.104 cm2D.102 cm2(2)將酒精中加入1 cm3的油酸制成200 cm3的油酸酒精溶液。已知1 cm3溶液有50滴,現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴在水面上,隨著酒精蒸發(fā),油酸在水面上形成單分子油膜,已測得油膜層的面積為0.2 m2,由此可以估測油酸分子的直徑為_cm。 【解析】(1)單分子油膜的厚度等于分子的直徑,為d= =10-10 m,所以S= m2=105 m2=109 cm2,故選A。(2)一滴油酸酒精溶液中油酸的體積為V0= cm3=110-4 cm3=110-10 m3油酸分子的直徑為VS6102V10 10d10 m11200 50d= m=510-10 m=510-8 cm。答案:(1)A(2)510-8100V1 10S0.2