11.1分子动理论 内能.docx

第十一章热学选修3 3高考研究底公因AINUJIIU（教师用书独具）一、三年高考考点统计与分析在新课标省区的高考中，对热学局部的考查是在选做题局部出现，考查的知识点不会面 面俱到，一般情况下只重点考查某几个知识点，如分子动理论、阿伏加德罗常数的应用、理 想气体状态方程、热力学第一定律等，从近三年的高考考点分析来看，高考在本章中命题形 ，式既有选择题，也有填空、计算题，为了增加考题对知识点的覆盖面，计算题形式的命题 多是一个情境下的多个设问，也有以混合题型出现的命题形式。二、2014年高考考情预测预计在2014年高考中，对热学的考查仍集中在上述知识点上，气体局部有定量计算题, 其他局部主要以定性分析的题目出现。备课札记第十一章热学选修3 3学习目标定位考纲下载考情上线1 .分子动理论的基本观点和实验依据2 .阿伏加德罗常数（I）3 .气体分子运动速率的统计分布（I）4 .温度是分子平均动能的标志、内能（I）5 .固体的微观结构、晶体和非晶体（I）(D高考地位高考对本章内容的要求偏低，题型多样，难度不大。不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。(2)热力学第二定律的实质：热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们 认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。(3)热力学过程方向性实例:高温物体热量。能自发传给热量Q不能自发传给功能自发地完全转化为不能自发地且不能完全转化为气体体积V1能自发膨胀到不能自发收缩到不同气体A和B能自发混合成不能自发别离成低温物体执J、气体体积丫2(较大)混合气体AB例3 (2012.新课标全国卷)关于热力学定律，以下说法正确的选项是A.为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B.对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D.不可能使热量从低温物体传向高温物体E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程尝试解题改变内能的方法有做功和热传递两种，所以为了增加物体的内能，必须对物体做功或向 它传递热量，选项A正确；对物体做功的同时物体向外界放热，那么物体的内能可能不变或 减小，选项B错误；根据热力学第二定律可知，在对外界有影响 的前提下，可以从单一热 源吸收热量，使之完全变为功，选项C正确；在有外界做功的条件下，可以使热量从低温 物体传递到高温物体，选项D错误；根据热力学第二定律可知，选项E正确。答案ACE固根源固根源固根源6 .液晶的微观结构（I）7 .液体的外表张力现象（I）8 .气体实验定律（I）9 .理想气体（I）10 .饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压（I）11 .相对湿度（I）12 .热力学第一定律（I）13 .能量守恒定律（I）14 .热力学第二定律（I）实验十二：用油膜法估测分子的大小考点 布设1 .分子动理论、热力学定 律、能量守恒等是高考的 热点。2 .气体实验定律与热力学 定律的综合考查在高考中 经常出现。固根源抓双基必备知织要打牢BI BEI ZHISHI Y A O D AL A得基础分掌握程度知识点一分子动理论想一想在国际单位制中，金属铝的密度为2，它的摩尔质量为阿伏加德罗常数为Na，那么1n?和1 kg铝所含铝原子的个数分别是多少？ 1个铝原子的质量和占有的体积分别是多少？M1提示由密度和摩尔质量”可求铝的摩尔体积V=9故1 m3铝所含原子个数为7刈=吟 1kg铝所含原子个数为=Na,1个铝原子质量为今，1个铝原子占有的体积为小=M丽？记一记1.物体是由大量分子组成的（1）分子的大小分子的直径（视为球模型）：数量级为101 m。分子的质量：数量级为l（）26kg。（2）阿伏加德罗常数1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取Na = 6.02X 1023阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。2.分子永不停息地做无规那么运动(1)扩散现象定义：丕圆物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反响的结果，而是由物质分子的 无规那么运动产生的。(2)布朗运动定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地正规那么运动叫做布朗运动。特点：永不停息，无规那么；颗粒越小，温度越高，布朗运动越显著。布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即固体颗粒的运动，布朗运动的无 规那么性是液体(气体)分子运动无规那么性的反映。(3)热运动分子的无规那么运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈。分子永不停息地无规那么运 动叫做热运动。3.分子间同时存在引力和斥力(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的,实际表现出的分子力是 引力和斥力的合力。(2)分子力随分子间距离变化的关系：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,但斥力比引力变化的怏。(3)分子力与分子间距离关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图11-1-1所示)可知：当厂=厂0时，尸引=尸斥，分子力为。；当厂0时，尸引F斥，分子力表现为引力。当尸用时，尸引/斥，分子力表现为斥力。当分子间距离大于10m(约为lOm)时，分子力很弱，可以忽略不计。4.统计规律由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各 个分子的运动都是不规那么的、带有偶然性的，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规 律，这种规律叫做统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配。试一试1 .如图11 12所示，甲分子固定在坐标原点。，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。图中分子势能的最小值为一瓦。假设 两分子所具有的总能量为0,那么以下说法中正确的选项是()图 11-1-2图 11-1-2图 11-1-2A.乙分子在尸点(X=X2)时，加速度最大B.乙分子在尸点(X=X2)时，其动能为瓦C.乙分子在。点(X=X1)时，处于平衡状态D.乙分子的运动范围为工2汨解析：选BD 初处分子势能最小，那么分子动能最大，分子力为0,加速度为0,应选 项A错，B正确；因M处分子力不为0,故不是平衡状态，选项C错误；在xi处因分子势 能为零，故分子动能为零，速度为零，故乙分子会沿原路返回，应选项D正确。知识点二温度、温标与物体的内能想一想物体内分子的平均动能、分子势能以及内能，在宏观上分别由什么决定？提示物体分子的平均动能由温度决定；分子势能由物体的体积决定；物体的内能跟 物体的温度和体积都有关系。记一记1. 温度两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一 “共同热 学性质”的物理量定义为温度。一切到达热平衡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=r+273J5 Ko3 .分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。(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，温度是分子热运动的平 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总和。4 .分子的势能意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。分子势能的决定因素微观上决定于分子间距离和分子排列情况;宏观上决定于体积和状态。5 .物体的内能等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和,是状态量。(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。试一试2.1g 10。的水和1g 100 的水蒸气相比拟，以下说法正确的选项是()A.分子的平均动能和分子的总动能都相同B.分子的平均动能相同，分子的总动能不同C.内能相同D. 1 g 100 的水的内能小于1 g 100 的水蒸气的内能解析：选AD 温度相同那么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，A正确、B错误；当100的水变成的水蒸 气时，分子间距离变大，分子力做负功、分子势能增加，该过程吸收热量，所以1g 100 的水的内能小于1 g 100 C的水蒸气的内能，C错误、D正确。热力学定律与能量守恒想一想蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转 化，我们把这些气体称为工质。某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热Q”对外做 功W,又向低温热源放热。2,工质完全恢复初始状态，内能没有变化。根据热力学第一定 律，在工质的一个循环中，。、。2、卬三者之间满足的关系？热机的效率不可能到达100%, 从能量转化的角度说明了什么？提示Q-Q2=W,说明内能不能完全转化为机械能。记一记1 .热力学第一定律(1)改变物体内能的两种方式：做功;热传递。(2)热力学第一定律内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。表达式：AU=O+M2 .热力学第二定律(1)热力学第二定律的两种表述：克劳修斯表述：热量不能直嵬地从低温物体传到高温物体。开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。或 表述为“第二类永动机是不可能制成的。”(2)用燧的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中，一个孤立系统的总端不会遮小(填“增大”或“减小”)。(3)热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无庄姓增大的方向进行。3 .能量守恒定律(1)能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从 一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。(2)能源的利用存在能量耗散和品质下降。重视利用能源时对豆境的影响。要开发新能源(如太阳能、生物质能、风能、水流能等)。试一试4 .关于热力学定律，以下说法正确的选项是()A.在一定条件下物体的温度可以降到0KB.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C.吸收了热量的物体，其内能一定增加D.压缩气体总能使气体的温度升高解析：选B 0K是绝对零度，不可能到达，A项错；由热力学第一定律可知，C、D 选项错；应选B。高频考点要通关GAOPIN KAODIAN YAO TON抓考点攻重点得拔高分掌握程度考点一微观量的估算1 .分子模型物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型。固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图11 13球形分子模型球形分子模型球形分子模型球形分子模型立方体形分子模型所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d= 体模型)。(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不 等于分子所占有的平均空间。如图11 14所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d=加。d气体分子模型图 11 142 .微观量分子体积Vo、分子直径d、分子质量2。5 .宏观量物体体积V、摩尔体积%而、物体的质量/、摩尔质量Mmol、物体的密度。6 .关系(1)分子的质量：=噤=*。(2)分子的体积：%)=要=耨。对气体，Vo表示分子占据的空间。VMM nV(3)物体所含的分子数：n=/，Na=*Na，或=应-，N=乂 *Na。Vmol p molMmol mol例1 (2012.云南局部名校联考)“水立方”国家游泳中心是北京为2008年夏季奥运会 修建的主游泳馆。水立方游泳馆共有8条泳道的国际标准比赛用游泳池，游泳池长50 m、 宽25 m、水深3 m。设水的摩尔质量为L8X IO kg/ml,试估算该游泳池中水分子数。尝试解题1游泳池中水体积 V=50X25X3 m3 = 3 750 m3,质量1.0X 103 X 3 750 kg =3.75 X 106 kg,物质的量为n = m/M=2A X 10s mol,该游泳池中水分子数 N = nN乂 = 2.1 X108X6X 1023=1.26X 1032o答案1.26X 10321 .分子力与分子势能分子力、分子势能与分子间距离的关系名称工程分子间的相互作用力尸分子势能Ep与分子间距的关系图象OOEp ,Z/ /r随分 子间 距的 变化 情况f)尸引和尸斥都随距离的增大 而减小，随距离的减小而增 大，尸引V尸斥，尸表现为斥 力厂增大，斥力做正功，分子势能 减少厂减小，斥力做负功，分子势能 增加rr（）尸引和尸斥都随距离的增大 而减小，随距离的减小而增 大,尸引,尸斥，尸表现为引 力增大，引力做负功，分子势能 增加r减小，引力做正功，分子势能 减少r=ro尸弓1=尸斥，F=0分子势育缢小，但不为零rlOro (10 9m)尸引和尸斥都已十分微弱，可 以认为分子间没有相互作 用力分子势能为零例2以下关于分子力和分子势能的说法中，正确的选项是（）A.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 尝试解题当分子间距为用时为平衡位置，当时分子间表现为引力，且其随厂的增大而先增 大后减小，一直做负功，分子势能增大，故A、B错；当厂小时分子间表现为斥力，且分子 力随着尸的减小而增大，当一减小时分子力做负功，分子势能增大，应选项C正确，D错。答案C规律总结济那那奈潦谓谓亲相谓谓踹簿潦思沏(1)分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，靠近平衡位置，分子势 能减小，反之增大。(2)判断分子势能的变化有两种方法：看分子力的做功情况。直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的 关系图线的区别。热力学定律的应用1.对热力学第一定律的理解(1)热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的过程是等效的，而且给 出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时功、内能、热 量的单位应统一为国际单位焦耳。(2)对公式AU=Q+W符号的规定：IVQMJ+外界对物体做功物体吸收热量内能增加物体对外界做功物体放出热量内能减少(3)几种特殊情况：假设过程是绝热的，那么Q=0,外界对物体做的功等于物体内能的增加；假设过程中不做功，即W=0,那么。=八。，物体吸收的热量等于物体内能的增加；假设过程的始末状态物体的内能不变，即AU=O,那么W+Q=O或W= Q,外界对物 体做的功等于物体放出的热量。(4)应用考前须知：应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统；应用热力学第一定律计算时，要依照符号法那么代入数据，对结果的正、负也同样依照 规那么来解释其意义；分析此类问题需要注意两点，“绝热”说明与外界没有热交换，气体向真空扩散时对 外不做功。2.对热力学第二定律的理解(1)在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义：“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮 助；“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境