分子动理论 内能

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、分子动理论,1.,物体是由大量分子组成的,(1),分子直径大小的数量级为,_,m,.,油膜法测分子直径,:,d,=,V,/,S,V,是油滴体积,S,是单分子,油膜的面积,.,(2),一般分子质量的数量级为,10,-26,kg,.,(3),阿伏加德罗常数,:,N,A,=6.02,10,23,mol,-1,是联系,微观世界和宏观世界的桥梁,.,第,1,课时 分子动理论 内能,考点自清,10,-10,B,系列,第十四章 热学,2.,分子永不停息地做无规则热运动,(1),扩散现象,:,相互接触的物体的分子或原子彼此进,入对方的现象,.,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,.,布朗运动反映,了,_,的无规则运动,.,颗粒越,_,运动越明显,;,温度,越,_;,运动越剧烈,.,3.,分子间存在着相互作用力,(1),分子间同时存在,_,和,_,实际表现的分子力,是它们的,_.,(2),引力和斥力都随着距离的增大而,_,，但斥力,比引力变化得,_.,高,固体颗粒,分子,小,高,引力,斥力,合力,减小,快,二、物体的内能,1.,分子的平均动能,:,物体内所有分子动能的平均值叫,分子的平均动能,._,是分子平均动能的标志,温,度越高,分子做热运动的平均动能越,_.,2.,分子势能：由分子间的相互作用和相对位置决定的,势能叫分子势能,.,分子势能的大小与物体的,_,有,关,.,3.,物体的内能：物体中所有分子的热运动动能和分子,势能的总和叫物体的内能,.,物体的内能跟物体的,_,和,_,都有关系,.,温度,大,体积,温度,体积,三、温度和温标,1.,温度,温度在宏观上表示物,体的,_,程度,;,在微观上表示,分子的,_.,2.,两种温标,(1),比较摄氏温标和热力学温标,:,两种温标温度的零点,不同,同一温度两种温标表示的数值,_,但它们表,示的温度间隔是相同的,即每一度的大小,_,t,=,T,.,(2),关系,:,T,=_,K,.,冷热,平均动能,不同,相同,t,+273.15,特别提醒,1.,热力学温度的零值是低温极限,永远达不到,即热力,学温度无负值,.,2.,温度是大量分子热运动的集体行为,对个别分子来,说温度没有意义,.,热点一 微观量估算的基本方法,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.,关系,(1),分子的质量,:,(2),分子的体积,:,(3),物体所含的分子数,:,热点聚焦,4.,两种模型,(1),球体模型直径,(2),立方体模型边长为,特别提示,1.,固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的,.,分子的体积,仅适用于固体和液体,对气体,不适用,.,2.,对于气体分子,的值并非气体分子的大,小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离,.,热点二 布朗运动的理解,1.,研究对象,:,悬浮在液体、气体中的小颗粒,.,2.,特点,:,永不停息,;,无规则,;,颗粒越小，现象越,明显,;,温度越高,运动越激烈,;,肉眼看不到,.,3.,成因,:,布朗运动是由于液体分子无规则运动对小颗粒,撞击力的不平衡引起的,是分子无规则运动的反映,.,特别提示,1.,布朗运动不是固体分子的运动,也不是液体分子,的运动,而是小颗粒的运动,是液体分子无规则运动,的反映,.,2.,布朗运动中的颗粒很小,肉眼看不见,需用显微,镜才能观察到,.,热点三 分子力与分子势能,1.,分子间的相互作用力与分子间距离的关系,分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,.,但总是斥力变化得较,快,如图,1,所示,.,图,1,(1),当,r,=,r,0,时,F,引,=,F,斥,F,=0.,(2),当,r,r,0,时,F,引,和,F,斥,都随距离的减小而增大,但,F,引,F,斥,F,表现为斥力,.,(3),当,r,r,0,时,F,引,和,F,斥,都随距离的增大而减小,但,F,引,F,斥,F,表现为引力,.,(4),当,r,10,r,0,(10,-9,m,),时,F,引,和,F,斥,都已经十分微弱,可以认为分子间没有相互作用力,(,F,=0).,2.,分子势能与分子间距离的关系,分子势能随着物体体积的变化而变化,与分子间距,离的关系为,:,(1),当,r,r,0,时,分子力表现为引力,随着,r,的增大,分,子引力做负功,分子势能增大,.,(2),当,r,r,0,时,分子力表现为斥力,随着,r,的减小,分,子斥力做负功,分子势能增大,.,(3),当,r,=,r,0,时,分子势能最小,但不一定为零,可为负,值,因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零,.,(4),分子势能曲线如图,2,所示,.,图,2,3.,物体的内能和机械能的比较,内能,机械能,定义,物体内所有分子热运动动能与分子势能之和,物体的动能、重力势能和弹性势能的统称,决定,由物体内部状态决定,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,可以测量,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,名,称,比,较,特别提示,1.,物体的体积越大,分子势能不一定就越大,如,0,的,水结成,0,的冰后体积变大,但分子势能却减小了,.,2.,理想气体分子间相互作用力为零,故分子势能忽略,不计,一定质量的理想气体内能只与温度有关,.,3.,机械能和内能都是对宏观物体而言的,不存在某个,分子的内能、机械能的说法,.,题型,1,微观量的估算,【,例,1,】,用放大,600,倍的显微镜观察布朗运动,估计放,大后的小颗粒,(,碳,),体积为,0.1,10,-9,m,3,碳的密度,为,2.25,10,3,kg/m,3,摩尔质量是,1.2,10,-2,kg/mol,阿伏加德罗常数为,6.02,10,23,mol,-1,则,(1),该小碳粒含分子数约为多少个,?(,取一位有效数字,),(2),假设小碳粒中的分子是紧挨在一起的,试估算碳,分子的直径,.,题型探究,思路点拨,求解此题应把握以下三点,:,(1),固体分子可忽略分子间的间隙,.,(2),固体分子可建立球体模型,.,(3),用阿伏加德罗常数建立宏观量与微观量的联系,.,解析,(1),设小颗粒边长为,a,放大,600,倍后,则其体积,为,V,=(600,a,),3,=0.1,10,-9,m,3,.,实际体积为,质量为,m,=,V,=1.0,10,-15,kg,含分子数为,(2),将碳分子看成球体模型,则有,答案,(1)5,10,10,个,(2)2.6,10,-10,m,微观量的估算问题的关键是,:,(1),牢牢抓住阿伏加德罗常数,它是联系微观物理量和,宏观物理量的桥梁,.,(2),估算分子质量时,不论是液体、固体、气体,均可,用,(3),估算分子大小和分子间距时，对固体、液体与气,体,应建立不同的微观结构模型,.,方法提炼,变式练习,1,1,mol,铜的质量为,63.5,g,铜的密度是,8.9,10,3,kg/m,3,试计算,:,(1),一个铜原子的体积,.,(2),假若铜原子为球形,求铜原子的直径,.,(3),铜原子的质量,.,解析,(1)1,mol,铜的体积即摩尔体积,而,1,mol,的任何物质中含有,N,A,个粒子，因此每个原,子的体积,(2),因为假设铜原子为球形,其直径为,d,(3),一个铜原子的质量,答案,(1)1.2,10,-29,m,3,(2)2.8,10,-10,m,(3)1.05,10,-25,kg,题型,2,内能的考查,【,例,2,】,一个铁球和冰球的温度相同,且其质量相等,则,(),A,.,它们的分子平均动能一定相等,B,.,它们的分子运动的平均速率一定相等,C,.,冰球的体积大,水分子的势能大,D,.,它们的内能一定相同,思维导图,解析,因为温度相同,平均动能相同,据,知，水分子的平均速率较大，分子势能与分子间距有,关,分子间距等于,r,0,时,分子势能最小,偏离,r,0,越多,分,子势能越大,所以体积大,分子势能不一定大,物体的,内能,E,内,=,n,(,E,k,+,E,p,),分子数 不同,E,p,哪个大无法,弄清楚,.,答案,A,解有关,“,内能,”,的题目,应把握以下几点,:,(1),温度是分子平均动能的标志,而不是分子平均速率,的标志,它与单个分子的动能及物体的动能无任何关系,.,(2),内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关,的能量形式,与物体宏观有序的运动状态无关,它取决,于物质的量、温度、体积及物态,.,规律总结,变式练习,2,1,g,100,的水和,1,g,100,的水蒸气,相比较,下述说法是否正确,?,(1),分子的平均动能和分子的总动能都相同,.,(2),它们的内能相同,.,解析,温度相同则它们的分子平均动能相同,;,又因,为,1,g,水和,1,g,水蒸气的分子数相同,因而它们的分,子总动能相同,所以,(1),说法正确,;,当,100,的水变,成,100,的水蒸气时,该过程吸收热量,内能增加,所以,1,g,100,的水的内能小于,1,g,100,的水蒸,气的内能,故,(2),的说法错误,.,答案,(1),正确,(2),错误,题型,3,对于布朗运动实质的理解,【,例,3,】,关于布朗运动的下列说法中正确的是,(),A.,布朗运动就是分子的无规则运动,B.,布朗运动是组成固体颗粒的分子无规则运动的,反映,C.,布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映,D.,观察时间越长,布朗运动就越显著,E.,阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃的运,动就是布朗运动,解析,布朗颗粒是很多固体分子组成的集体,所以布,朗运动不是分子的运动,但它反映了液体或气体分子,的无规则运动,所以,A,、,B,都错,C,对,.,做布朗运动的颗,粒很小,通常在显微镜下才能看到,用肉眼在阳光下看,到的尘埃,其尺寸比布朗运动中的颗粒大得多,空气分,子对它的碰撞的不平衡性已不明显,它们在空气中看,起来无序,实际是有一定的运动方向的,主要是由于重,力、空气浮力和气流的共同影响形成的,E,错,.,答案,C,对布朗运动的理解要准确,:,(1),布朗运动不是液体分子的运动,而是固体颗粒的运,动,但它反映了液体分子的无规则运动,(,理解时注意几,个关联词,:,不是,而是,但,).,(2),温度越高,悬浮颗粒越小布朗运动越明显,.,(3),产生原因,:,周围液体分子的无规则运动对悬浮颗粒,撞击的不平衡,.,(4),布朗运动是永不停止的,.,注意布朗颗粒的限度是非,常小的,不能用肉眼直接观察到,.,规律总结,变式练习,3,在观察布朗运动时,从,微粒在,a,点开始计时，间隔,30,s,记下微粒的一个位置得到,b,、,c,、,d,、,e,、,f,、,g,等点,然后用,直线依次,图,3,连接,如图,3,所示,则下列说法正确的是,(),A.,微粒在,75,s,末时的位置一定在,cd,的中点上,B.,微粒在,75,s,末时的位置可能在,cd,的连线上,但不,可能在,cd,中点上,C.,微粒在前,30,s,内的路程一定等于,ab,的长度,D.,微粒在前,30,s,内的位移大小一定等于,ab,的长度,解析,b,、,c,、,d,、,e,、,f,、,g,等分别是粒子在,t,=30,s,、,60,s,、,90,s,、,120,s,、,150,s,、,180,s,时的位置,但并,不一定沿着折线,abcdefg,运动,故选,D,.,D,题型,4,分子间作用力和分子势能,【,例,4,】,如图,4,所示,甲分子固定在,坐标原点,O,乙分子位于,x,轴上,甲分子对乙分子的作用力与两,分子间距离的关系如图中曲线 图,4,所示,F,0,为斥力,F,r,0,处,),分,子势能为零,.,当两分子逐渐移近时,(,r,r,0,