2019年高考物理一轮复习第十四章热学第1讲分子动理论内能学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 分子动理论 内能 板块一 主干梳理 夯实基础 【知识点 1】 分子动理论 1物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 分子直径：数量级是 10 10 m； 分子质量：数量级是 10 26 kg； 测量方法：油膜法。 (2)阿伏加德罗常数 1 mol 任何物质所含有的粒子数， NA 6.0210 23mol 1。 2分子做永不停息的无规则运动 (1)扩散现象 定义： 不同 物质能够彼此进入对方的现象。 实质：不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的 无规则运动 产生的。 (2)布朗 运动 定义：悬浮在液体中的微粒的永不停息的 无规则 运动

2、。 成因：液体分子无规则运动，对固体微粒撞击作用不平衡造成的。 特点：永不停息，无规则；微粒 越小 ，温度 越高 ，布朗运动越显著。 结论：反映了 液体分子 的无规则运动。 (3)热运动 定义：分子永不停息的 无规则 运动。 特点：温度越高，分子无规则运动越激烈。 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)分子力随分子间距离的变化图象如图所示。 (3)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

3、为 引力 ； r10r0时， F 引 、 F 斥 迅速减为零，分子力 F 0。 【知识点 2】 温度是分子平均动能的标志、内能 1温度 【 精品教育资源文库 】 一切达到 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 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)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)定义：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

4、势能的决定因素 微观上 决定于 分子间距离 ； 宏观上 决定于物体的 体积 。 5物体的内能 (1)物体中所有分子的热运动 动能 与 分子势能 的总和叫物体的内能，内能是状态量。 (2)对于给定的物体，其内能大小与物体的 温度 和 体积 有关。 (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。 (4)决定内能的因素 微观上：分子动能、 分子势能、分子个数。 宏观上：温度、体积、物质的量 (摩尔数 )。 (5)改变物体的内能有两种方式 做功：当做功使物体的内能发生改变时，外界对物体做了多少功，物体内能就增加多少；物体对外界做了多少功，物体内能就减少多少。 热传递：当热传递使物体的内能发生改变

5、时，物体吸收了多少热量，物体内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体内能就减少多少。 【知识点 3】 实验：用油膜法估测分子的大小 实验目的 1.了解本实验的实验原理及所需要的器材，了解实验的注意事项； 2.会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的面 积； 3.会计算分子的大小，正确处理实验数据。 实验原理 如图所示，测出一滴油酸酒精溶液在水面上形成的单分子油膜面积，将油酸分子看作球形，用 d VS计算出油膜的厚度，其中 V 为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积， S 为油膜面积，这个厚度 d 就是油酸分子的直径。 【 精品教育资源文库 】 实验器材 清水、酒精、油酸、量筒、浅盘 (边

6、长约 30 40 cm)、注射器 (或滴管 )、玻璃板 (或有机玻璃板 )、彩笔、痱子粉 (石膏粉 )、坐标纸、容量瓶 (500 mL)。 实验步骤 1.用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实 验带来误差。 2.配制油酸酒精溶液，取油酸 1 mL，注入 500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到 500 mL 刻线为止，摇动容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，这样就得到了 500 mL 含 1 mL 纯油酸的油酸酒精溶液。 3.用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积 VN时的滴数 N。 4.根据 V0 VNN算出每滴油酸酒精

7、溶液的体积 V0。 5.向浅盘里倒入约 2 cm 深的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。 6.用注射器或滴管在水面上滴一滴油酸 酒精溶液。 7.待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板 (或有机玻璃板 )放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描画出油酸薄膜的形状。 8.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 S(求面积时以坐标纸上边长为 1 cm 的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个 )。 9.根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴溶液中纯油酸的体积 V，并代入公式 d VS算出油酸薄膜的厚度 d。 10.重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，求

8、平均值，即为油酸分子的直径大小。 注意事项 1.油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差； 2.注射器针头高出水面的高度应在 1 cm 之内，当针头靠水面很近 (油酸酒精溶液未滴下之前 )时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果； 3.实验之前要训练好滴法； 4.待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发后液面收缩； 5.当重做实验时，水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可 保持浅盘的清洁； 6.从浅盘的中央

9、加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，这是由于以下两种因素所致： 第 一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开； 第 二，粉粒之间的排斥。这样做比粉撒在水面上的实验效果好； 7.本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可； 8.实验中所用的油酸及酒精都应取较纯药品，否则会影响结果。另外，实验中所有的容器必须洁净，不能有油污； 【 精品教育资源文库 】 9计算时注意单位和数量级，以及有效数字要求，细心求解、计算。 板块二 考点细研 悟法培优 考点 1 微观量的估算 解题技 巧 1分子模型 物质有固态、液态和气态三种状态，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

10、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 )。 (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每个分子所占据的平均空间。如图所示，此时每个分子占据的空间视为棱长为 d 的立方体，所以 d 3 V。 2微观量：分子体积 V0、分子直径 d、分子质量 m。 3宏观量：物体体积 V、摩尔体积 Vmol、物体的质量 M、摩尔质量 Mmol、物体的密度 。 4关系 (1)分子的质量： m MmolNA V molNA。 (2)分子的体积： V0 VmolNA MmolNA

11、。对气体， V0表示分子占据的空间。 (3)物体所含的分子数： n VVmol NA MVmol NA， 或 n MMmol NA VMmol NA。 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 0.110 9 m3，碳的密度为【 精品教育资源文库 】 2.2510 3 kg/m3，摩尔质量是 1.210 2 kg/mol，阿伏加德罗常数为 6.0210 23mol 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。 (1)求解分子大小时，常用哪两种模型？ 提示： 球形和立方

12、体形。 (2)如何求小碳粒的实际体积？ 提 示： V 实际 V放大6003。 尝试解答 (1)510 10个 _(2)2.610 10_m。 (1)设小颗粒棱长为 a，放大 600 倍后，则其体积为 V (600a)3 0.110 9 m3。 实际体积为 V a3 10 16216 m3 质量为 m V 1.010 15 kg 含分子数为 n mMNA 1.010 151.210 26.021023 510 10(个 )。 (2)将碳分子看成球体模型，则有 Vn 43 ? ?d2 3 d36 得 d3 6Vn 3 6 10 16216510 103.14 m 2.610 10 m。 总结升华

13、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，其中阿伏加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，如上例中将碳分子看成球形；气体分子所占据的空间则可建立立方体模型。 跟踪训练 2017 大连模拟 (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 V0，则阿伏加德罗常数 NA不可表示为 ( ) A NA Mmolm B NA V molm C NA Vmo

14、lV0D NA MmolV0答案 CD 解析 阿伏加德罗常数 NA Mmolm V molm VmolV ，其中 V 为每个气体分子所占有的体积，而 V0是气体分子的体积，故 A、 B 正确， C 错误； D 中 V 0不是气体分子的质量，因而也是错误的。 考点 2 分子力、分子势能与分子间距离的关系 拓展延伸 【 精品教育资源文库 】 分子力与分子势能 【 精品教育资源文库 】 例 2 2017 广西柳州模拟 分子势能与分子力随分子间距离 r 变化的关系如图甲所示。现将甲 分子固定在坐标原点 O，乙分子只受两分子间的作用力沿 x 轴正方向运动，两分子间的分子势能 Ep与两分子间距离 x 的变化关系如图乙所示。设在移动过程中两分子所具有的总能量为 0，