物理第12章 熱學(xué) 第1講 分子動理論 內(nèi)能 新人教版

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1、熱學(xué)熱學(xué)第 十二 章考 試 說 明主題內(nèi)容要求說明要點解讀分子動理論與統(tǒng)計觀點分子動理論的基本觀點和實驗依據(jù)要求能正確理解氣體的分子模型、分子熱運動的特點、宏觀表現(xiàn)、分子間相互作用力隨距離的變化及分子勢能，在選擇題中經(jīng)常考查布朗運動。阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量與微觀物理量的橋梁，能將阿伏加德羅常數(shù)、分子質(zhì)量、分子大小與物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量、摩爾體積、密度等聯(lián)系起來，會計算相關(guān)量。主題內(nèi)容要求說明要點解讀分子動理論與統(tǒng)計觀點氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布常體現(xiàn)在考查理想氣體壓強成因的微觀解釋。明確分子速率分布是一個統(tǒng)計規(guī)律，溫度升高分子平均運動速率增大，并不是每個分子的運動速率都增大

2、，每個分子的速率是動態(tài)的、不確定的。知道氣體壓強產(chǎn)生是氣體分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的；理解壓強大小在微觀上與單位體積內(nèi)的分子數(shù)及分子速率有關(guān)。溫度、內(nèi)能能正確理解溫度是分子熱運動平均動能大小的標志；物體內(nèi)能概念的理解，內(nèi)能大小與哪些因素有關(guān)，宏觀上與物體的溫度、體積、物質(zhì)的量有關(guān)，微觀上與分子的動能、分子勢能、分子數(shù)有關(guān)；考查氣體內(nèi)能的改變經(jīng)常與熱力學(xué)第一定律相聯(lián)系，綜合考查做功、吸、放熱及內(nèi)能變化。一般以選擇題的形式考查。主題內(nèi)容要求說明要點解讀固體、液體與氣體固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體知道晶體和非晶體的區(qū)別在于是否有固定的熔點和沸點；知道晶體和多晶體的區(qū)別在于是否有規(guī)則的形狀和各向異性。一般

3、以選擇題的形式考查。液晶的微觀結(jié)構(gòu)知道液晶具有液體的流動性和晶體的各向異性，了解液晶在技術(shù)上的一些典型應(yīng)用。一般在選擇題中的某個選項考查。液體的表面張力現(xiàn)象知道液體表面張力的成因及常見現(xiàn)象。一般在選擇題中的某個選項考查。主題內(nèi)容要求說明要點解讀固體、液體與氣體氣體實驗定律綜合考查，難度較大，屬高考的必考內(nèi)容。1.理解氣體等溫、等容、等壓變化的規(guī)律、表達式及含義，會推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程，并能熟練應(yīng)用。2.重點：能夠確定研究對象的初、末狀態(tài)的狀態(tài)參量及研究對象經(jīng)過的變化過程，準確選擇氣體實驗定律。3.難點：與力學(xué)內(nèi)容相聯(lián)系，確定氣體壓強；對兩部分氣體相聯(lián)系的問題確定兩者間的等量關(guān)系，尋找隱含的條件

4、。4.熱點：兩部分氣體相聯(lián)系的具有多過程的問題。主題內(nèi)容要求 說明要點解讀固體、液體與氣體理想氣體一般以理想氣體為背景考查壓強的微觀解釋、做功、內(nèi)能變化與吸、放熱情況。知道理想氣體分子間作用力忽略不計，內(nèi)能與體積無關(guān)。飽和蒸氣、未飽和蒸氣、飽和蒸氣壓知道飽和蒸氣是一個動態(tài)平衡過程，飽和蒸氣、未飽和蒸氣的特點，對蒸發(fā)的影響。知道什么是飽和蒸氣壓，飽和蒸氣壓隨溫度的變化。相對濕度知道相對濕度的含義，溫度變化對相對濕度的影響，解釋相關(guān)現(xiàn)象。主題內(nèi)容要求說明要點解讀熱力學(xué)定律與能量守恒熱力學(xué)第一定律直接考查，難度不大，屬于高考的高頻考點。能結(jié)合理想氣體的狀態(tài)變化或者氣體狀態(tài)變化的圖象在選擇題中定性判斷

5、內(nèi)能、熱量、做功情況。理解熱力學(xué)第一定律表達式，明確溫度升高、內(nèi)能增大、體積增大、對外做功，從而確定吸、放熱情況。能量定恒定律能分析能量轉(zhuǎn)化方向，理解熱力學(xué)第一定律。熱力學(xué)第二定律直接考查或細節(jié)考查，難度較低。在近幾年全國課標卷中考的較少。知道能量轉(zhuǎn)化的方向性和自然過程的不可逆性。主題內(nèi)容要求說明要點解讀實驗用油膜法估測分子的大小要求會正確使用溫度計知道油膜法測分子直徑的方法和步驟，會計算一滴溶液中所含的純油酸的體積，會估算油膜的面積。第第1講分子動理論內(nèi)能講分子動理論內(nèi)能1 1知 識 梳 理 自 測知 識 梳 理 自 測2 2核 心 考 點 突 破核 心 考 點 突 破3 32 2 年 高

6、考 模 擬年 高 考 模 擬知識梳理自測知識梳理自測 1物體是由大量分子組成的(1)分子很?。褐睆綌?shù)量級為_m。質(zhì)量數(shù)量級為_kg。(2)分子數(shù)目特別大：阿伏加德羅常數(shù)NA_mol1。分子動理論的基本觀點1010 10261027 6.021023 2分子的熱運動(1)擴散現(xiàn)象：由于分子的無規(guī)則運動而產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象。溫度越_，擴散越快。(2)布朗運動：在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的_的永不停息地無規(guī)則運動。其特點是：永不停息，_運動。顆粒越小，運動越_。溫度越高，運動越_。高高固體顆粒固體顆粒 無規(guī)則無規(guī)則 明顯明顯 激烈激烈 3分子間的相互作用力(1)分子間同時存在相互作用的_。實際表現(xiàn)

7、出的分子力是_的合力。(2)如圖所示引力和斥力引力和斥力 引力和斥力引力和斥力 說明：隨r的減小，f引、f斥都增大，f斥增加得快。引力和斥力都隨分子間距離的減小而_；隨分子間距離的增大而_；斥力比引力變化快。增大增大 減小減小 (3)分子力F與分子間距離r的關(guān)系(r0的數(shù)量級為1010m)。1溫度：兩個系統(tǒng)處于_時，它們必定具有某個共同的熱學(xué)性質(zhì)，把表征這一“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量叫作溫度。一切達到熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)都具有_的溫度。溫度標志著物體內(nèi)部大量分子做無規(guī)則運動的_。溫度是分子平均動能的標志、內(nèi)能 熱平衡熱平衡 相同相同 劇烈程度劇烈程度 2攝氏溫標和熱力學(xué)溫標：單位規(guī)定關(guān)系攝氏溫標(t

8、)在標準大氣壓下，冰的熔點是_，水的_是100Tt273.15KTt熱力學(xué)溫標(T)K零下_即為0K0 沸點沸點 273.15 3分子的動能：(1)分子動能是_所具有的動能。(2)分子熱運動的平均動能是所有分子熱運動的動能的平均值，_是分子熱運動的平均動能的標志。(3)分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的_。分子熱運動分子熱運動 溫度溫度 總和總和 4分子的勢能：(1)意義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的_決定的能。(2)分子勢能的決定因素：微觀上決定于_和分子排列情況；取r處為零勢能處，分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系如圖所示，當rr0時分子勢能最小。宏觀上決定于

9、_的狀態(tài)。相對位置相對位置 分子間的距離分子間的距離 體積體積 5物體的內(nèi)能：(1)等于物體中所有分子的熱運動_和_的總和，是狀態(tài)量。對于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的_和_決定。(2)改變物體內(nèi)能有兩種方式：_和_。動能動能 分子勢能分子勢能 溫度溫度 體積體積 做功做功 熱傳遞熱傳遞 用油膜法估測分子大小 單分子油膜單分子油膜 2實驗器材：盛水淺盤、滴管(或注射器)、試劑瓶、_、玻璃板、痱子粉(或細石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆。坐標紙坐標紙 3實驗步驟：(1)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成200mL的_。(2)往邊長為3040cm的淺盤中倒入約2cm深的水，然后將痱子粉(

10、或細石膏粉)_地撒在水面上。(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使這些溶液的體積恰好為1mL算出每滴油酸酒精溶液的體積V0_mL。(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開，形成_。油酸酒精溶液油酸酒精溶液 均勻均勻 單分子油膜單分子油膜 穩(wěn)定穩(wěn)定 玻璃板玻璃板 思維診斷：(1)布朗運動是固體小顆粒中固體分子的運動。()(2)分子間同時存在引力與斥力，分子力是二者合力的表現(xiàn)。()(3)溫度、分子動能、分子勢能或內(nèi)能只對大量分子才有意義。()(4)任何物體都有內(nèi)能。()(5)當分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大

11、。()ACD 解析溫度越高，分子熱運動越激烈，所以擴散進行得越快，A正確；擴散現(xiàn)象沒有產(chǎn)生新的物質(zhì)，是物理現(xiàn)象，B錯誤；擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則熱運動產(chǎn)生的分子遷移現(xiàn)象，可以在固體、液體、氣體中發(fā)生，擴散速度與溫度和物質(zhì)的種類有關(guān)，C、D正確；液體中的擴散現(xiàn)象是由于液體分子的熱運動產(chǎn)生的，E錯誤。ABD 解析布朗運動是固體小顆粒的運動，牛頓運動定律仍然適用，A錯誤；布朗運動是由于液體分子對懸浮微粒撞擊作用不平衡引起的，是液體分子無規(guī)則運動的反映，B錯誤，C正確；布朗運動的激烈程度跟溫度有關(guān)，但是布朗運動是固體顆粒的運動，不能叫熱運動，D錯誤。B 解析分子間的引力、斥力和合力隨分子間距離的變化

12、如圖所示。若分子間的距離增大，則分子間的引力和斥力均減小，A錯誤；若分子間的距離減小，則分子間的引力和斥力均增大，B正確；若分子間的距離從大于r0的適當位置減小，則分子間引力和斥力的合力將減小，C錯誤；若分子間的距離從r0的位置增大，則開始一段距離內(nèi)分子間引力和斥力的合力將增大，D錯誤。核心考點突破核心考點突破微觀量的估算 2宏觀量與微觀量的轉(zhuǎn)換橋梁 作為宏觀量的摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、密度與作為微觀量的分子直徑d、分子質(zhì)量m、每個分子的體積V0都可通過阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系起來。如下所示。答案：1.691026類題演練類題演練 1 D 布朗運動與分子的熱運動 布朗運動熱運動運動主體固

13、體小顆粒分子區(qū)別是比分子大得多的分子團體組成的固體小顆粒的運動，較大的顆粒不做布朗運動，但它本身的以及周圍的分子仍在做熱運動分子不論大小都在做熱運動，分子熱運動不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到聯(lián)系布朗運動是由于固體小顆粒受到周圍分子做熱運動的撞擊力而引起的，它是分子做無規(guī)則熱運動的反映 特別提醒：區(qū)別布朗運動與熱運動應(yīng)注意以下兩點：(1)布朗運動并不是分子的熱運動。(2)布朗運動可通過顯微鏡觀察，分子熱運動不能用顯微鏡直接觀察。APM2.5的尺寸與空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級相當BPM2.5在空氣中的運動屬于分子熱運動CPM2.5的運動軌跡是由大量空氣分子對PM2.5無規(guī)則碰撞的不平衡和氣流的運動決

14、定的CDE D倡導(dǎo)低碳生活，減少煤和石油等燃料的使用，能有效減小PM2.5在空氣中的濃度 EPM2.5必然有內(nèi)能 解析PM2.5的尺寸大于空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級，A錯誤；PM2.5在空氣中的運動是固體顆粒分子團的運動，不是分子的熱運動，B錯誤；PM2.5的運動軌跡是由大量空氣分子對其無規(guī)則碰撞的不平衡和氣流的運動決定的，C正確；倡導(dǎo)低碳生活，減少煤和石油等燃料的使用，能有效減小PM2.5在空氣中的濃度，D正確；組成物質(zhì)的所有分子熱運動的動能與分子勢能的總和統(tǒng)稱為物體的內(nèi)能，由于分子永不停息的做無規(guī)則運動，所以一切物體都有內(nèi)能，E正確。類題演練類題演練 2 AC 解析如果讓鹽水溫度升高，分子

15、運動更劇烈，則鹽進入鴨蛋的速度就會加快，A正確；鴨蛋的腌制過程中鹽會進入蛋里是由于分子之間有間隙，以及分子不停地做無規(guī)則運動，不是因為分子之間有引力，B錯誤；分子運動是無規(guī)則的，有鹽分子進入鴨蛋內(nèi)，同樣會有鹽分子從鴨蛋里面出來，C正確；布朗運動本身不是分子的運動，D錯誤。1分子力、分子勢能與分子間距的關(guān)系 取r處為零勢能處。(1)當rr0時，分子力為引力，當r增大時，分子力做負功，分子勢能增加。(2)當rr0時，分子力為斥力，當r減小時，分子力做負功，分子勢能增加。(3)當rr0時，分子勢能最小。分子力、分子勢能與物體的內(nèi)能 2對內(nèi)能概念的進一步說明(1)內(nèi)能是對物體的大量分子而言的，不存在某

16、個分子內(nèi)能的說法。(2)決定內(nèi)能大小的因素為溫度、體積、分子數(shù)，還與物態(tài)有關(guān)系。(3)通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。3內(nèi)能和熱量的比較內(nèi)能熱量區(qū)別是狀態(tài)量，狀態(tài)確定系統(tǒng)的內(nèi)能隨之確定。一個物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能是過程量，它表示由于熱傳遞而引起的內(nèi)能變化過程中轉(zhuǎn)移的能量聯(lián)系在只有熱傳遞改變物體內(nèi)能的情況下，物體內(nèi)能的改變量在數(shù)值上等于物體吸收或放出的熱量ACD 解析分子間的引力和斥力同時存在，分子力是引力和斥力的合力，A正確；分子間距減小，分子間的引力和斥力同時增大，B錯誤；分子力為零時，引力和斥力平衡，此后不管分子間距增加還是減小，都在克服分子力做功，分子勢能會增大，故在平衡位置

17、處分子勢能最小，C正確；當分子間距大于平衡間距時，分子力表現(xiàn)為引力，隨著距離的減小，分子力先增大，后減小，在平衡位置處為零；而小于平衡間距時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著距離的減小，分子力會增大；整個過程分子力先做正功后做負功，分子勢能先減小后增大，D正確，E錯誤。類題演練類題演練 3 ABD 解析氫氣和氧氣的摩爾質(zhì)量不同，所以相同體積、相同質(zhì)量和相同溫度的氫氣和氧氣的分子數(shù)不相同，溫度相同，故分子熱運動的平均動能相同，故體積、質(zhì)量、溫度相同的氫氣和氧氣具有的總分子動能不相等，即內(nèi)能不相等，A正確；冰熔化為水要吸收熱量，故相同質(zhì)量的0的水的分子勢能比0的冰的分子勢能大，B正確；物體吸收熱量后，可能對

18、外做功，內(nèi)能不一定增加，C錯誤；一定質(zhì)量的100的水吸收熱量后變成100的水蒸氣，由于體積膨脹對外做功，故吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，D正確；做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，在改變內(nèi)能上是等價的，E錯誤。類題演練類題演練 4 ACE 解析在Fr圖象中，隨著距離的增大，斥力比引力變化得快，所以ab為引力曲線，cd為斥力曲線，故A正確，B錯誤；由Fr圖象可知，兩分子間的距離增大，分子間的斥力減小得比引力更快，故C正確；若rr0，則分子間的引力和斥力大小相等，方向相反，并非沒有引力和斥力，故D錯誤；當分子間距從r0開始增大時，分子力表現(xiàn)為引力，則分子力做負功，分子勢能增大，故E正確。實驗：用油膜法估

19、測分子的大小 (1)這種估測方法是將每個油酸分子視為_模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為_油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的_。圖中油酸膜的面積為_m2；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積是_m3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是_m。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)某同學(xué)在實驗過程中，在距水面約2cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，實驗時觀察到，油膜的面積會先擴張后又收縮了一些，這是為什么呢？請寫出你分析的原因：_ _。球體球體 單分子單分子 直徑直徑 4.4102 1.21011 2.71010 主要有兩個原因：主要有兩個原因：水面受到落下油滴的沖擊，水面受到落下油滴的沖擊，先陷下后又恢復(fù)水平，因此油膜的面積擴張；先陷下后又恢復(fù)水平，因此油膜的面積擴張；油酸酒精溶液中的酒精揮油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮發(fā)，使液面收縮類題演練類題演練 5 BCE