2019年高考物理一轮复习第十三章热学第1讲分子动理论热力学定律学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 分子动理论 热力学定律微知识 1 分子动理论的基本观点和实验依据 阿伏加德罗常数 1物体是由大量分子组成的 (1)分子很小 直径数量级为 10 10 m。 质量数量级为 10 26 kg。 (2)分子数目特别大 阿伏加德罗常数 NA 6.0210 23 mol 1。 2分子的热运动 (1)布朗运动 永不停息、 无规则 运动。 颗粒越小，运动越 显著 。 温度越高，运动越 剧烈 。 运动轨迹不确定，只能用不同时刻的位置连线确定 微粒 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 固体小 颗粒 的无规则运动来反映液体分子的无规则运动。 (2)热

2、运动：物体分子永不停息地 无规则 运动，这种运动跟温度 有关 (填 “ 有关 ” 或 “ 无关 ”) 。 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 减小 ，随分子间距离的减小而 增大 ， 斥力 比引力变化更快。 (2)分子力的特点 r r0时 (r0的数量级为 10 10 m)， F 引 F 斥 ，分子力 F 0。 rr0时， F 引 F 斥 ，分子力 F 表现为 引力 。 r10r0时， F 引 、 F 斥 迅速减为零，分子力 F 0。 (3)分子力随分子间距离的变化图象如图所示。 【 精品教育资源文库 】 微知识 2 温度 内能 1温度 一切达到 热平衡 的

3、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 t 273.15 K。 3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 (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 相对位置 决定的能。 (2)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 (1)等于物体中所有分子的热运动 动能 与 分子势能 的总和，是

4、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。 (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小 无关 (填 “ 有关 ” 或 “ 无关 ”) 。 一、思维辨析 (判断正误，正确的画 “” ，错误的画 “” 。 ) 1布朗运动是分子的运动。 () 2分子间相互作用的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小。 () 3做功和热传递的实质是相同的。 () 4 物体吸收热量同时对外做功，内能可能不变。 () 5热机中，燃气的内能可以全部变为机械能而不引起其他变化。 () 二、对点微练 1 (微观量的计算 )已知铜的摩尔质量为 M，铜的密度为 ，阿伏加德罗常数为 NA，下列说法正

5、确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A 1 个铜原子的质量为 NAM B 1 个铜原子的质量为 MNAC 1 个铜原子所占的体积为 MNA D 1 个铜原子所占的体积为 MNA解析 1 mol 铜的质量等于 NA个铜原子的质量之和，所以一个铜原子的 质量为 m MNA， A 项错误， B 项正确； 1 mol 铜的体积为 M ，这是所有铜原子所占体积的总和，所以每个铜原子所占的体积为 MNA， C、 D 项错误。 答案 B 2 (分子热运动与布朗运动 )(多选 )下列关于布朗运动的说法，正确的是 ( ) A布朗运动是液体分子的无规则运动 B液体温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈 C

6、布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的 D布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的 解析 布朗运动是 悬浮颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，选项 A 错；液体的温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈，选项 B 正确；布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的，选项 C 错，选项 D 正确。 答案 BD 3 (分子作用力 )(多选 )图为两分子系统的势能 Ep与两分子间距离 r 的关系曲线。下列说法正确的是 ( ) A当 r 大于 r1时，分子间的作用力表现为引力 B当 r 小于 r1时，分子间的作用力表现为斥力 C当 r 等于 r2时，分子间

7、的作用力为零 D在 r 由 r1变到 r2的过程中，分子间的作用力做负功 解析 本题考查分子力做功与分子势能的关系。对两分子组成的系统，分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加。结合图象可知，分子距离由非常近到 r1 时， Ep减少，分子力做正功；当分子距离由 r1到 r2时， Ep减小，分子力做正功，故分子力为斥力，【 精品教育资源文库 】 A 项错， B 项对， D 项错；分子间距离由 r2继续增大时，分子势能增加，说明分子力做负功，即分子间表现为引力，故分子间距离为 r2时，分子间作用力为零， C 项正确。 答案 BC 4 (物体的内能 )关于温度的概念，下述说法正确的是

8、 ( ) A温度是分子平均动能的标志，物体温度 越高，则分子的平均动能越大 B温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增加 C当某物体内能增加时，该物体的温度一定升高 D甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体分子的平均速率比乙物体分子的平均速率大 解析 由分子动理论内容得：温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，则分子的平均动能就越大，所以选项 A 正确；温度升高，但是每一个分子的动能不一定全变大，而是分子的平均动能增加，选项 B 错误；物体的内能是由两方面共同决定的：分子动能和分子势能，所以当物体内能增加时，单一地说该物体的温度升高 是错误的，所以选项 C 错误；两个物

9、体温度高低比较，温度高的则分子的平均动能大，但是不能说明是平均速率大，所以选项 D 错误。 答案 A 5 (热力学定律 )(多选 )下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是 ( ) A第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律 B能量耗散过程中能量不守恒 C电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律 D能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 解析 第一类永动机是指不消耗能量却可以不断对外做功的机器，违背了能量守恒定律， A项 正确；电冰箱在电机做功情况下，不断地把冰箱内的热量传到外界，没有违背热力学第二定律， C 项错误； D 项是热力学第二

10、定律另外一种表述，故 D 项正确。 答案 AD 见学生用书 P190 微考点 1 阿伏加德罗常数及微观量的计算 核 |心 |微 |讲 1两种分子模型 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。 (1)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，如图所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以 d3 6V (球 体模型 )或 d3 V(立方体模型 )。 【 精品教育资源文库 】 (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 3

11、V。 2宏观量与微观量的相互关系 (1)微观量：分子体积 V0、分子直径 d、分子质量 m0。 (2)宏观量：物体的体积 V、摩尔体积 Vm，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： m0 MNA VmNA。 一个分子的体积： V0 VmNA MNA。 (注：对气体 V0为分子所占空间体积 ) 物体所含的分子数 n VVm NA mVm NA或 n mM NA VM NA。 单位质量中所含的分子数： n NAM。 典 |例 |微 |探 【例 1】 (多选 )某气体的摩尔质量为 Mmol，摩尔体积为 Vmol，密度为 ，每个分子的质量和体积分别为 m 和 V

12、0，每个分子占有的体 积为 V。则阿伏加德罗常数 NA可表示为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A NA Mmolm B NA VmolV C NA VmolV0D NA MmolV0【解题导思】 (1)任何 1 mol 物质内都含有阿伏加德罗常数个微粒，对吗？ 答： 对。 (2)气体的摩尔体积等于每个分子体积的阿伏加德罗常数倍吗？ 答： 不等，气体分子之间距离较大，分子平均占有的体积比分子体积大得多。 解析 阿伏加德罗常数 NA Mmolm V molm VmolV ，其中 V 应为每个气体分子所占有的体积，而V0是气体分子的体积，故 C 项错误； D 中 V 0不是气体分子的质量，因而

13、也是错误的。 答案 AB 题 |组 |微 |练 1已知地球大气层的厚度 h 远小于地球半径 R，空气平均摩尔质量为 M，阿伏加德罗常数为NA，地面大气压强为 p0，重力加速度大小为 g。由此可估算得，地球大气层空气分子总数为_，空气分子之间的平均距离为 _。 解析 可认为地球大气对地球表面的压力是由其重力引起的，即 mg p0S p04 R2，故大气层的空气总质量 m 4 p0R2g ，空气分子总数 NmMNA4 p0NAR2Mg 。由于 h?R，则大气层的总体积 V 4 R2h，每个分子所占空间设为一个棱长为 a 的正方体，则有 Na3 V，可得分子间的平均距离 a3 Mghp0NA。 答案

14、 4 p0NAR2Mg 3 Mghp0NA 2石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。 已知 1 g石墨烯展开后面积可以达到 2 600 m2，则每 1 m2 的石墨烯所含碳原子的个数为_。 (阿伏加德罗常数 NA 6.010 23mol 1，碳的摩尔质量 M 12 g/mol，计算结果保留两位有效数字 ) 解析 由题意可知， 1 g 石墨烯展开后面积可以达到 2 600 m2， 则 1 m2石墨烯的质量 m 12 600g， 则 1 m2石墨烯所含碳原子个数 n mMNA 1.910 19。 答案 1.910 19 【 精品教育资源文库 】 微考点 2 分子力与分子势能 核 |心 |微 |讲 名称 项目 分子间的相 互作用力 F 分子势能 Ep 与分子间距 的关系图象 典 |例 |微 |