选修热学分子动理论内能优选课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,选修热学分子动理论内能,选修热学分子动理论内能,1,优选选修热学分子动理论内能,优选选修热学分子动理论内能,2.分子的热运动,（1）布朗运动：,永不停息、_运动。,颗粒越小，运动越_。,温度越高，运动越_。,运动轨迹不确定，只能用不同时刻的位置连线确定_做,无规则运动。,不能直接观察分子的无规则运动，而是用悬浮的_,的无规则运动来反映液体分子的无规则运动。,（,2,）热运动：物体分子永不停息地_运动，这种运动跟,温度,_,（,A.,有关,B.,无关）。,无规则,明显,激烈,微粒,固体小颗粒,无规则,A,2.分子的热运动无规则明显激烈微粒固体小颗粒无规则A,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_，,随分子间距离的减小而_，_比引力变化更快。,（2）分子力的特点：,r=r,0,时（r,0,的数量级为10,-10,m），F,引,=F,斥,，分子力F=0；,rr,0,时，F,引,r,0,时，F,引,F,斥,，分子力F表现为_；,r10r,0,时，F,引,、F,斥,迅速减为零，分子力F=_。,减小,增大,斥力,斥力,引力,0,3.分子间的相互作用力减小增大斥力斥力引力0,（,3,）分子力随分子间距离的变化图像如图所示。,（3）分子力随分子间距离的变化图像如图所示。,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_的系统都具有相同的温度。,2.两种温标,摄氏温标和热力学温标。,关系：T=_K。,热平衡,t+273.15,知识点 2 温度是分子平均动能的标志、内能 热平衡t+,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,_。,温度,总和,分子热运动,3.分子的动能温度总和分子热运动,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,4.分子的势能相对位置分子间距离体积,5.物体的内能,（1）等于物体中所有分子的热运动_与_的总,和，是状态量。,（2）对于给定的物体，其内能大小由物体的_和_决,定。,（,3,）物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小,_,（,A.,有关,B.,无关）。,动能,分子势能,温度,体积,B,5.物体的内能动能分子势能温度体积B,知识点 3 实验：用油膜法估测分子的大小,1.实验原理,利用油酸酒精溶液,在平静的水面上形,成单分子油膜，将,油酸分子看作球形，,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用 计,算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，S为,油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径。,知识点 3 实验：用油膜法估测分子的大小,2.实验器材,盛水浅盘、滴管（或注射器）、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱,子粉（或细石膏粉）、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。,3.实验步骤,(1)取1 mL（1 cm,3,）的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒,精溶液。,(2)往边长约为3040 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将,痱子粉（或细石膏粉）均匀地撒在水面上。,2.实验器材,(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1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的,体积 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，形成单分子油膜。,(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘,上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。,(6)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。,(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,(7),据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积,V,，,据一滴油酸的体积,V,和薄膜的面积,S,，算出油酸薄膜的厚度,，即为油酸分子的直径。比较算出的分子直径，看其数,量级（单位为,m,）是否为,10,-10,，若不是,10,-10,需重做实验。,(7)据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，,【思考辨析】,（1）分子质量的数量级一定为10,-26,kg。(),（2）布朗运动的激烈程度与温度有关。(),（3）分子间斥力随分子间距的增大而增大。(),（4）-33=240 K。(),（5）分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。(),（6）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。(),【思考辨析】,（7）内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。(),（8）用油膜法估测分子的大小时，痱子粉在水面上不均匀不,会影响实验结果。(),（7）内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。(),分析：一般分子质量的数量级为10,-26,kg，氢分子质量的数,量级为10,-27,kg，（1）错；温度越高，布朗运动越激烈，,（2）对；分子间斥力随分子间距离的增大而减小，（3）错；,由T=t+273 K，知（4）对；分子动能指的是由于分子做无规则,运动而具有的能，（5）错；当分子力表现为引力时，分子间,距增大时分子力做负功，分子势能增大，（6）对；内能相同,的物体，是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同，,而它们的分子平均动能却不一定相同，（7）错；痱子粉在水,面上不均匀会影响油酸在水面上散开，对实验结果有影响，,（8）错。,分析：一般分子质量的数量级为10-26 kg，氢分子质量的数,考点 1 微观量的估算,【考点解读】,1.求解分子直径时的两种模型,（1）把分子看作球形，；,（2）把分子看作小立方体,。,对于气体，按上述思路算出的不是分子直径，而是气体分子间,的平均距离。,解题技巧,考点 1 微观量的估算解题技巧,2.宏观量与微观量的相互关系,（1）微观量：分子体积V,0,、分子直径d、分子质量m,0,。,（2）宏观量：物体的体积V、摩尔体积V,m,，物体的质量m、摩,尔质量M、物体的密度。,（3）相互关系：,一个分子的质量：。,2.宏观量与微观量的相互关系,一个分子的体积：。（注：对气体V,0,为分子所,占空间体积）,物体所含的分子数：,或 。,单位质量中所含的分子数：。,一个分子的体积：。（注：对气体V0为,【典例透析1】已知汞的摩尔质量为M=200.510,-3,kg/mol,密度为=13.610,3,kg/m,3,阿伏伽德罗常数N,A,=6.010,23,mol,-1,。,求：,(1)一个汞原子的质量（用相应的字母表示即可）；,（2）一个汞原子的体积（结果保留一位有效数字）；,（3）体积为1 cm,3,的汞中汞原子的个数（结果保留一位有效数,字）。,【典例透析1】已知汞的摩尔质量为M=200.510-3 k,【解题探究】（1）1摩尔汞含有多少个汞原子？,提示：1摩尔汞含有阿伏伽德罗常数个汞原子。,（2）如何计算摩尔体积？,提示:摩尔质量除以密度即为摩尔体积。,（3）如何计算1 cm,3,汞的质量？如何计算对应的物质的量？物,质的量乘阿伏伽德罗常数等于什么？,提示：汞的体积乘汞的密度即为汞的质量；汞的质量除以摩尔,质量即为汞的物质的量；物质的量乘N,A,等于原子数。,【解题探究】（1）1摩尔汞含有多少个汞原子？,【解析】（1）一个汞原子的质量为 。,（2）一个汞原子的体积为,。,（3）1 cm,3,的汞中含汞原子个数,（个）,答案：(1)(2)210,-29,m,3,(3)410,22,个,【解析】（1）一个汞原子的质量为 。,【总结提升】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，其中阿伏伽德罗常数是联,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。气体分子所占据的空间则建立立方体模型。,【总结提升】微观量的求解方法,【变式训练】(2014厦门模拟)假如全世界60亿人同时数1g水,的分子个数,每人每小时可以数5 000个,不间断地数,则完成任,务所需时间最接近(阿伏伽德罗常数N,A,取610,23,mol,-1,)(),A.10年 B.1千年 C.10万年 D.1千万年,【解析】选C。1 g水含有的分子数为,则60亿人同时数，每人每小时可以数5 000个所需时,间 年，故选C。,【变式训练】(2014厦门模拟)假如全世界60亿人同时数1,考点 2 物体的内能,【考点解读】,1.物体的内能与机械能的比较,名称,比较,内 能,机 械 能,定 义,物体中所有分子热运动,动能与分子势能的总和,物体的动能、重力,势能和弹性势能的,统称,对比,分析,考点 2 物体的内能 名称内 能机 械 能定 义,名称,比较,内 能,机 械 能,决定,因素,与物体的温度、体积、,物态和分子数有关,跟宏观运动状态、,参考系和零势能点,的选取有关,量 值,任何物体都有内能,可以为零,测 量,无法测量,可测量,本 质,微观分子的运动和相互,作用的结果,宏观物体的运动和,相互作用的结果,运动,形式,热运动,机械运动,联 系,在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒,名称内 能机 械 能决定与物体的温度、体积、跟宏观,2.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,2.内能和热量的比较内 能热 量区别是状态量，状态确定系是过,【典例透析2】下列说法中正确的是(),A.物体自由下落时速度增大，所以物体的内能也增大,B.物体的机械能为零时，内能也为零,C.物体的体积减小、温度不变时，物体的内能一定减小,D.甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体分子的平均动能,比乙物体分子的平均动能大，平均速率不一定大,【典例透析2】下列说法中正确的是(),【解题探究】（1）物体内能的大小与物体机械能的大小有直,接关系吗？,提示:无直接关系。,(2)物体的体积减小，分子势能一定减小吗？,提示:不一定减小。,（3）分子的平均动能的大小与什么因素有关？平均动能大，,平均速率就大吗？,提示:分子的平均动能的大小与温度有关。平均动能大，分子,的质量不一定小，故平均速率不一定大。,【解题探究】（1）物体内能的大小与物体机械能的大小有直,【解析】选D。物体下落速度增大，则动能增大，但温度不一,定升高，选项A错误；机械能为零的物体，其内能不可能为,零，所以选项B错误；物体体积减小时，分子间距离减小，但,分子势能不一定减小，即物体的内能不一定减小，所以选项C,错误；温度越高的物体，分子的平均动能越大，但分子的平均,动能与平均速率是不同的概念，分子平均动能除与平均速率有,关外，还与分子质量有关，所以选项D正确。,【解析】选D。物体下落速度增大，则动能增大，但温度不一,【总结提升】分析物体的内能问题的技巧,分析物体的内能问题应当明确以下几点：,（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。,（4）温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分,子的平均动能相同。,【总结提升】分析物体的内能问题的技巧,【变式训练】(2014莆田模拟)关于物体内能,以下说法正确的是(),A.质量、温度和体积都相等的物体具有相同的内能,B.物体内能改变时温度不一定改变,C.吸收相等热量的物体内能增量一定相等,D.内能相等的两物体接触时,不会发生热传递,【变式训练】(2014莆田模拟)关于物体内能,以下说法正确,【解析】选B。温度相同时物体分子平均动能相同,但质量、体积相同的不同物体分子数和分子间距离不同,内能可能不同,同理,物体内能改变时温度不一定改变,选项A错误,B正确;发生热传递的条件是有温度差,内能相等的两物体温度不一定相等,选项D错误;改变内能的方式有做功和热传递,吸收相等热量的物体内能增量不一定相等,选项C错误。,【解析】选B。温度相同时物体分子平均动能相同,但质量、体积相,考点 3 分子力、分子势能与分子间距离的关系,【考点解读】分子势能的变化与分子间距离的变化的关系,取r处为零势能处。,（1）当rr,0,时，分子力为引力，,当r增大时，分子力做负功，分子,势能增加。,拓展延伸,考点 3 分子力、分子势能与分子间距离的关系拓展延伸,（2）当rr,0,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r=r,0,时，分子势能最小。,（2）当rr0时，分子力为斥力，当r减小时，分子力做负,【典例透析3】如图所示，甲分子,固定在坐标原点O，乙分子位于r轴,上距原点r,3,的位置。虚线分别表示,分子间斥力F,斥,和引力F,引,的变化情,况，实线表示分子间的斥力与引力,的合力F,合,的变化情况。若把乙分子,由静止释放，则乙分子(),【典例透析3】如图所示，甲分子,A运动到r,2,位置时，速度最大,B从r,3,到r,2,做加速运动，从r,2,到r,1,做减速运动,C从r,3,到r,1,分子势能先减少后增加,D从r,3,到r,1,分子势能减少,A运动到r2位置时，速度最大,【解题探究】（1）试分析分子力做功与分子势能变化的关系。,分子力做正功：_。,分子力做负功：_。,（2）试分析r=r,0,时分子力和分子势能的大小情况。,分子力情况：_。,分子势能情况：_。,（3）只有分子力做功时的功能关系如何？,提示：分子动能和分子势能之和守恒。,分子势能减少,分子势能增加,分子引力等于分子斥力，分子力为零,分子势能最小,【解题探究】（1）试分析分子力做功与分子势能变化的关系。分子,【解析】选D。从r,3,到r,1,的整个过程中，分子力始终表现为引,力，乙分子一直做加速运动，因为分子力做正功，所以分子动,能增大，分子势能逐渐减少，选项B、C错误，选项D正确；再,从r,1,到O的过程中，分子力表现为斥力，乙分子做减速运动，,所以在运动到r,1,位置时，速度最大，选项A错误。,【解析】选D。从r3到r1的整个过程中，分子力始终表现为引,【总结提升】判断分子势能变化的两种方法,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：利用分子势能与分子间,距离的关系图线判断。如图所示。,但要注意此图线和分子力与分子,间距离的关系图线形状虽然相似,但意义不同，不要混淆。,【总结提升】判断分子势能变化的两种方法,【变式训练】(2013福建高考)下列四幅图中,能正确反映分,子间作用力f和分子势能E,p,随分子间距离r变化关系的图线是,(),【解析】选B。当r=r,0,时引力与斥力的合力为零,即分子力为,零,A、D错;当分子间的距离大于或小于r,0,时,分子力做负功,分,子势能增加,r=r,0,时分子势能最小,B对,C错。,【变式训练】(2013福建高考)下列四幅图中,能正确反映分,1.已知铜的密度为8.910,3,kg/m,3,，相对原子质量为64，通过,估算可知铜中每个铜原子所占的体积为(),A.110,-28,m,3,B.110,-29,m,3,C.110,-26,m,3,D.810,-24,m,3,【解析】选B。铜的摩尔体积 ,每个铜原子所占的体积,，B项正确。,1.已知铜的密度为8.9103 kg/m3，相对原子质量为,2.做布朗运动实验，得到某个观测,记录如图。图中记录的是(),A.分子无规则运动的情况,B.某个微粒做布朗运动的轨迹,C.某个微粒做布朗运动的,速度时间图线,D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线,2.做布朗运动实验，得到某个观测,【解析】选D。布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规,则运动，而非分子的运动，故A项错误；既然无规则所以微粒,没有固定的运动轨迹，故B项错误；对于某个微粒而言，在不,同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某,一个时刻的速度，也就无法描绘其速度时间图线，故C项错,误，D项正确。,【解析】选D。布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规,3.下列说法正确的是(),A.布朗运动就是液体分子的无规则运动,B.物体的温度越高，其分子的平均动能越大,C.物体里所有分子动能的总和叫做物体的内能,D.只有通过热传递的方式才能改变物体的内能,【解析】选B。布朗运动是液体分子撞击悬浮微粒不平衡引起,的微粒的无规则运动，A错；温度是分子平均动能的标志，,的温度越高，分子的平均动能越大，B对；物体里所有分子动,能和分子势能的总和叫做物体的内能，C错；做功和热传递都,可以改变物体的内能，D错。,3.下列说法正确的是(),4.(2012广东高考）清晨,草叶上的露珠是由空气中的水汽凝,结成的水珠,这一物理过程中,水分子间的(),A.引力消失,斥力增大 B.斥力消失,引力增大,C.引力、斥力都减小 D.引力、斥力都增大,【解析】选D。因为空气中的水汽凝结成水珠时，分子间的距,离变小，而分子引力和分子斥力均随着分子间距离的减小而增,大。故D选项正确，其他选项都错。,4.(2012广东高考）清晨,草叶上的露珠是由空气中的水汽,5.(2013新课标全国卷改编)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过程中,下列说法错误的是(),A.分子力先增大,后一直减小,B.分子力先做正功,后做负功,C.分子动能先增大,后减小,D.分子势能和动能之和不变,5.(2013新课标全国卷改编)两个相距较远的分子仅在分,【解析】选A。两分子从相距较远处仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近的过程中,分子力先表现为引力后表现为斥力,分子间距离rr,0,时为引力,随着距离r的减小,引力先增大后减小,分子间距离rr,0,时为斥力,斥力一直增大至最大,故选项A错;在两分子靠近的过程中,分子引力做正功、分子斥力做负功,分子势能先减小后增大,分子动能先增大后减小,所以选项B、C正确;分子仅在分子力作用下运动,只有分子力做功,分子势能和动能之和不变,选项D正确。,【解析】选A。两分子从相距较远处仅在分子力作用下由静止开始运,6.若以表示水的摩尔质量,V表示在标准状态下水蒸气的摩尔,体积,表示在标准状态下水蒸气的密度,N,A,表示阿伏伽德罗常,数,m、v分别表示每个水分子的质量和体积,下面关系错误的有,(),【解析】选B。由于=V，则 变形得,故A、D正确；由于分子之间有空隙，所以N,A,vV,水的密度为,=故C正确，B错误。所以选B。,6.若以表示水的摩尔质量,V表示在标准状态下水蒸气的摩尔,7.PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物,它在空中做无规则运动,吸入后会进入血液对人体造成危害。下列说法中不正确的是(),A.温度越高,PM2.5的运动越剧烈,B.若无空气流动,PM2.5仍会做无规则运动,C.PM2.5的无规则运动就是分子的热运动,D.PM2.5的无规则运动反映了空气分子的无规则运动,7.PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物,它在,【解析】选C。PM2.5的运动是布朗运动,温度越高,PM2.5的运动越剧烈,选项A正确;若无空气流动,PM2.5仍会做无规则运动,不会很快沉降到地面,选项B正确;PM2.5的无规则运动是固体颗粒的运动,它不是分子的热运动,但它反映了空气分子的无规则运动,选项C错误,D正确。,【解析】选C。PM2.5的运动是布朗运动,温度越高,PM2.,8.分子势能与分子力随分子间距离r变化情况如图甲所示。甲分子固定在坐标原点O,只在两分子间的作用力作用下,乙分子沿x轴方向运动,两分子间的分子势能E,p,与两分子间距离x的变化关系如图乙所示,设分子间在移动过程中所具有的总能量为0。则(),8.分子势能与分子力随分子间距离r变化情况如图甲所示。甲分子,