物理第12章 热学 第1讲 分子动理论 内能 新人教版

热学热学第 十二 章考 试 说 明主题内容要求说明要点解读分子动理论与统计观点分子动理论的基本观点和实验依据要求能正确理解气体的分子模型、分子热运动的特点、宏观表现、分子间相互作用力随距离的变化及分子势能，在选择题中经常考查布朗运动。阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁，能将阿伏加德罗常数、分子质量、分子大小与物质的量、摩尔质量、摩尔体积、密度等联系起来，会计算相关量。主题内容要求说明要点解读分子动理论与统计观点气体分子运动速率的统计分布常体现在考查理想气体压强成因的微观解释。明确分子速率分布是一个统计规律，温度升高分子平均运动速率增大，并不是每个分子的运动速率都增大，每个分子的速率是动态的、不确定的。知道气体压强产生是气体分子频繁碰撞器壁产生的；理解压强大小在微观上与单位体积内的分子数及分子速率有关。温度、内能能正确理解温度是分子热运动平均动能大小的标志；物体内能概念的理解，内能大小与哪些因素有关，宏观上与物体的温度、体积、物质的量有关，微观上与分子的动能、分子势能、分子数有关；考查气体内能的改变经常与热力学第一定律相联系，综合考查做功、吸、放热及内能变化。一般以选择题的形式考查。主题内容要求说明要点解读固体、液体与气体固体的微观结构、晶体和非晶体知道晶体和非晶体的区别在于是否有固定的熔点和沸点；知道晶体和多晶体的区别在于是否有规则的形状和各向异性。一般以选择题的形式考查。液晶的微观结构知道液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性，了解液晶在技术上的一些典型应用。一般在选择题中的某个选项考查。液体的表面张力现象知道液体表面张力的成因及常见现象。一般在选择题中的某个选项考查。主题内容要求说明要点解读固体、液体与气体气体实验定律综合考查，难度较大，属高考的必考内容。1.理解气体等温、等容、等压变化的规律、表达式及含义，会推导理想气体状态方程，并能熟练应用。2.重点：能够确定研究对象的初、末状态的状态参量及研究对象经过的变化过程，准确选择气体实验定律。3.难点：与力学内容相联系，确定气体压强；对两部分气体相联系的问题确定两者间的等量关系，寻找隐含的条件。4.热点：两部分气体相联系的具有多过程的问题。主题内容要求 说明要点解读固体、液体与气体理想气体一般以理想气体为背景考查压强的微观解释、做功、内能变化与吸、放热情况。知道理想气体分子间作用力忽略不计，内能与体积无关。饱和蒸气、未饱和蒸气、饱和蒸气压知道饱和蒸气是一个动态平衡过程，饱和蒸气、未饱和蒸气的特点，对蒸发的影响。知道什么是饱和蒸气压，饱和蒸气压随温度的变化。相对湿度知道相对湿度的含义，温度变化对相对湿度的影响，解释相关现象。主题内容要求说明要点解读热力学定律与能量守恒热力学第一定律直接考查，难度不大，属于高考的高频考点。能结合理想气体的状态变化或者气体状态变化的图象在选择题中定性判断内能、热量、做功情况。理解热力学第一定律表达式，明确温度升高、内能增大、体积增大、对外做功，从而确定吸、放热情况。能量定恒定律能分析能量转化方向，理解热力学第一定律。热力学第二定律直接考查或细节考查，难度较低。在近几年全国课标卷中考的较少。知道能量转化的方向性和自然过程的不可逆性。主题内容要求说明要点解读实验用油膜法估测分子的大小要求会正确使用温度计知道油膜法测分子直径的方法和步骤，会计算一滴溶液中所含的纯油酸的体积，会估算油膜的面积。第第1讲分子动理论内能讲分子动理论内能1 1知 识 梳 理 自 测知 识 梳 理 自 测2 2核 心 考 点 突 破核 心 考 点 突 破3 32 2 年 高 考 模 拟年 高 考 模 拟知识梳理自测知识梳理自测 1物体是由大量分子组成的(1)分子很小：直径数量级为_m。质量数量级为_kg。(2)分子数目特别大：阿伏加德罗常数NA_mol1。分子动理论的基本观点1010 10261027 6.021023 2分子的热运动(1)扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象。温度越_，扩散越快。(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的_的永不停息地无规则运动。其特点是：永不停息，_运动。颗粒越小，运动越_。温度越高，运动越_。高高固体颗粒固体颗粒 无规则无规则 明显明显 激烈激烈 3分子间的相互作用力(1)分子间同时存在相互作用的_。实际表现出的分子力是_的合力。(2)如图所示引力和斥力引力和斥力 引力和斥力引力和斥力 说明：随r的减小，f引、f斥都增大，f斥增加得快。引力和斥力都随分子间距离的减小而_；随分子间距离的增大而_；斥力比引力变化快。增大增大 减小减小 (3)分子力F与分子间距离r的关系(r0的数量级为1010m)。1温度：两个系统处于_时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表征这一“共同热学性质”的物理量叫作温度。一切达到热平衡状态的系统都具有_的温度。温度标志着物体内部大量分子做无规则运动的_。温度是分子平均动能的标志、内能 热平衡热平衡 相同相同 剧烈程度剧烈程度 2摄氏温标和热力学温标：单位规定关系摄氏温标(t)在标准大气压下，冰的熔点是_，水的_是100Tt273.15KTt热力学温标(T)K零下_即为0K0 沸点沸点 273.15 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的动能的平均值，_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_。分子热运动分子热运动 温度温度 总和总和 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；取r处为零势能处，分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示，当rr0时分子势能最小。宏观上决定于_的状态。相对位置相对位置 分子间的距离分子间的距离 体积体积 5物体的内能：(1)等于物体中所有分子的热运动_和_的总和，是状态量。对于给定的物体，其内能大小由物体的_和_决定。(2)改变物体内能有两种方式：_和_。动能动能 分子势能分子势能 温度温度 体积体积 做功做功 热传递热传递 用油膜法估测分子大小 单分子油膜单分子油膜 2实验器材：盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、_、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。坐标纸坐标纸 3实验步骤：(1)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成200mL的_。(2)往边长为3040cm的浅盘中倒入约2cm深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)_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，使这些溶液的体积恰好为1mL算出每滴油酸酒精溶液的体积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开，形成_。油酸酒精溶液油酸酒精溶液 均匀均匀 单分子油膜单分子油膜 稳定稳定 玻璃板玻璃板 思维诊断：(1)布朗运动是固体小颗粒中固体分子的运动。()(2)分子间同时存在引力与斥力，分子力是二者合力的表现。()(3)温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义。()(4)任何物体都有内能。()(5)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。()ACD 解析温度越高，分子热运动越激烈，所以扩散进行得越快，A正确；扩散现象没有产生新的物质，是物理现象，B错误；扩散现象是由物质分子无规则热运动产生的分子迁移现象，可以在固体、液体、气体中发生，扩散速度与温度和物质的种类有关，C、D正确；液体中的扩散现象是由于液体分子的热运动产生的，E错误。ABD 解析布朗运动是固体小颗粒的运动，牛顿运动定律仍然适用，A错误；布朗运动是由于液体分子对悬浮微粒撞击作用不平衡引起的，是液体分子无规则运动的反映，B错误，C正确；布朗运动的激烈程度跟温度有关，但是布朗运动是固体颗粒的运动，不能叫热运动，D错误。B 解析分子间的引力、斥力和合力随分子间距离的变化如图所示。若分子间的距离增大，则分子间的引力和斥力均减小，A错误；若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力均增大，B正确；若分子间的距离从大于r0的适当位置减小，则分子间引力和斥力的合力将减小，C错误；若分子间的距离从r0的位置增大，则开始一段距离内分子间引力和斥力的合力将增大，D错误。核心考点突破核心考点突破微观量的估算 2宏观量与微观量的转换桥梁 作为宏观量的摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度与作为微观量的分子直径d、分子质量m、每个分子的体积V0都可通过阿伏加德罗常数联系起来。如下所示。答案：1.691026类题演练类题演练 1 D 布朗运动与分子的热运动 布朗运动热运动运动主体固体小颗粒分子区别是比分子大得多的分子团体组成的固体小颗粒的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动分子不论大小都在做热运动，分子热运动不能通过光学显微镜直接观察到联系布朗运动是由于固体小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则热运动的反映 特别提醒：区别布朗运动与热运动应注意以下两点：(1)布朗运动并不是分子的热运动。(2)布朗运动可通过显微镜观察，分子热运动不能用显微镜直接观察。APM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当BPM2.5在空气中的运动属于分子热运动CPM2.5的运动轨迹是由大量空气分子对PM2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的CDE D倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度 EPM2.5必然有内能 解析PM2.5的尺寸大于空气中氧分子的尺寸的数量级，A错误；PM2.5在空气中的运动是固体颗粒分子团的运动，不是分子的热运动，B错误；PM2.5的运动轨迹是由大量空气分子对其无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的，C正确；倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度，D正确；组成物质的所有分子热运动的动能与分子势能的总和统称为物体的内能，由于分子永不停息的做无规则运动，所以一切物体都有内能，E正确。类题演练类题演练 2 AC 解析如果让盐水温度升高，分子运动更剧烈，则盐进入鸭蛋的速度就会加快，A正确；鸭蛋的腌制过程中盐会进入蛋里是由于分子之间有间隙，以及分子不停地做无规则运动，不是因为分子之间有引力，B错误；分子运动是无规则的，有盐分子进入鸭蛋内，同样会有盐分子从鸭蛋里面出来，C正确；布朗运动本身不是分子的运动，D错误。1分子力、分子势能与分子间距的关系 取r处为零势能处。(1)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。(2)当rr0时，分子力为斥力，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。分子力、分子势能与物体的内能 2对内能概念的进一步说明(1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法。(2)决定内能大小的因素为温度、体积、分子数，还与物态有关系。(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。3内能和热量的比较内能热量区别是状态量，状态确定系统的内能随之确定。一个物体在不同的状态下有不同的内能是过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量联系在只有热传递改变物体内能的情况下，物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量ACD 解析分子间的引力和斥力同时存在，分子力是引力和斥力的合力，A正确；分子间距减小，分子间的引力和斥力同时增大，B错误；分子力为零时，引力和斥力平衡，此后不管分子间距增加还是减小，都在克服分子力做功，分子势能会增大，故在平衡位置处分子势能最小，C正确；当分子间距大于平衡间距时，分子力表现为引力，随着距离的减小，分子力先增大，后减小，在平衡位置处为零；而小于平衡间距时，分子力表现为斥力，随着距离的减小，分子力会增大；整个过程分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，D正确，E错误。类题演练类题演练 3 ABD 解析氢气和氧气的摩尔质量不同，所以相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气的分子数不相同，温度相同，故分子热运动的平均动能相同，故体积、质量、温度相同的氢气和氧气具有的总分子动能不相等，即内能不相等，A正确；冰熔化为水要吸收热量，故相同质量的0的水的分子势能比0的冰的分子势能大，B正确；物体吸收热量后，可能对外做功，内能不一定增加，C错误；一定质量的100的水吸收热量后变成100的水蒸气，由于体积膨胀对外做功，故吸收的热量大于增加的内能，D正确；做功和热传递都可以改变物体的内能，在改变内能上是等价的，E错误。类题演练类题演练 4 ACE 解析在Fr图象中，随着距离的增大，斥力比引力变化得快，所以ab为引力曲线，cd为斥力曲线，故A正确，B错误；由Fr图象可知，两分子间的距离增大，分子间的斥力减小得比引力更快，故C正确；若rr0，则分子间的引力和斥力大小相等，方向相反，并非没有引力和斥力，故D错误；当分子间距从r0开始增大时，分子力表现为引力，则分子力做负功，分子势能增大，故E正确。实验：用油膜法估测分子的大小 (1)这种估测方法是将每个油酸分子视为_模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的_。图中油酸膜的面积为_m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是_m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_m。(结果保留两位有效数字)(2)某同学在实验过程中，在距水面约2cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：_ _。球体球体 单分子单分子 直径直径 4.4102 1.21011 2.71010 主要有两个原因：主要有两个原因：水面受到落下油滴的冲击，水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；油酸酒精溶液中的酒精挥油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩发，使液面收缩类题演练类题演练 5 BCE