高中物理（分子动理论-内能）课件.ppt

1、热热 学学热热 学学第一节分子动理论内能第一节分子动理论内能基础梳理自学导引基础梳理自学导引一、分子动理论一、分子动理论1物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的(1)分子模型：主要有两种模型，固体分子模型：主要有两种模型，固体与液体分子通常用球模型，气体分子与液体分子通常用球模型，气体分子通常用立方体模型通常用立方体模型(2)分子的大小分子的大小分子直径：数量级是分子直径：数量级是_m；分子质量：数量级是分子质量：数量级是_ kg；测量方法：测量方法：_(3)阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数1 mol任何物质所含有的粒子数，任何物质所含有的粒子数，NA _ mol1.1010 1026 油膜

2、法油膜法6.0210232分子热运动分子热运动分子永不停息的无规则运动分子永不停息的无规则运动(1)扩散现象扩散现象相互接触的不同物质彼此进入对方的相互接触的不同物质彼此进入对方的现象温度现象温度_，扩散越快，可在，扩散越快，可在固体、液体、气体中进行固体、液体、气体中进行越高越高(2)布朗运动布朗运动悬浮在液体悬浮在液体(或气体或气体)中的微粒的无规则运中的微粒的无规则运动，微粒动，微粒_，温度，温度_，布朗，布朗运动越显著运动越显著3分子力分子力分子间同时存在引力和斥力分子间同时存在引力和斥力,且都随分子且都随分子间距离的增大而间距离的增大而_,随分子间距离的随分子间距离的减小而减小而_,

3、但总是斥力变化得较快但总是斥力变化得较快越小越小越高越高减小减小增大增大二、内能二、内能1分子平均动能分子平均动能(1)所有分子动能的所有分子动能的_(2)_是分子平均动能的标志是分子平均动能的标志2分子势能分子势能由分子间由分子间_决定的能，在宏决定的能，在宏观上分子势能与物体观上分子势能与物体_有关，在有关，在微观上与分子间的微观上与分子间的_有关有关平均值平均值温度温度相对位置相对位置体积体积距离距离3物体的内能物体的内能(1)内能：物体中所有分子的内能：物体中所有分子的_与与_的总和的总和(2)决定因素：决定因素：_、_和和物质的总量物质的总量热运动热运动动能动能分子势能分子势能温度温

4、度体积体积三、温度三、温度1意义：宏观上表示物体的冷热程度意义：宏观上表示物体的冷热程度(微观上标志物体中分子平均动能的大小微观上标志物体中分子平均动能的大小).2两种温标两种温标(1)摄氏温标摄氏温标t：单位：单位，在，在1个标准大气个标准大气压下，水的压下，水的_作为作为0，沸点作为，沸点作为100，在，在0 100 之间等分之间等分100份份,每一份表示每一份表示1.冰点冰点(2)热力学温标热力学温标T：单位：单位K,把把_ 作为作为0 K.(3)就每一度表示的冷热差别来说，两就每一度表示的冷热差别来说，两种温度是相同的，即种温度是相同的，即Tt.只是零值只是零值的 起 点 不 同，所

5、以 二 者 关 系 式 为的 起 点 不 同，所 以 二 者 关 系 式 为_.273.15 Tt273.15(4)绝对零度绝对零度(0 K)：是低温极限，只能：是低温极限，只能接近不能达到，所以热力学温度无负接近不能达到，所以热力学温度无负值值要点透析直击高考要点透析直击高考一、宏观量与微观量及相互关系一、宏观量与微观量及相互关系1微观量：分子体积微观量：分子体积V0、分子直径、分子直径d、分子质量分子质量m0.2宏观量：物体的体积宏观量：物体的体积V、摩尔体积、摩尔体积Vm，物体的质量，物体的质量m、摩尔质量、摩尔质量M、物体、物体的密度的密度.即时应用即时应用 1(2012江西瑞安统考江

6、西瑞安统考)某种物质的摩尔某种物质的摩尔质量为质量为M，密度为，密度为，阿伏加德罗常数为，阿伏加德罗常数为NA，则关于该物质的说法中，不正确的，则关于该物质的说法中，不正确的是是()A分子的质量是分子的质量是M/NAB单位体积内分子的个数是单位体积内分子的个数是NA/MC分子的体积一定是分子的体积一定是M/(NA)D平均每个分子占据的空间是平均每个分子占据的空间是M/(NA)解析：选解析：选C.M/(NA)是每个分子平均占是每个分子平均占据的空间并不一定是一个分子的体积据的空间并不一定是一个分子的体积,C选项错选项错二、微观分子热运动与其宏观表现的二、微观分子热运动与其宏观表现的关系关系1布朗

7、运动的理解布朗运动的理解(1)研究对象：悬浮在液体、气体中的研究对象：悬浮在液体、气体中的小颗粒小颗粒(2)特点：特点：永不停息永不停息无规则无规则颗颗粒越小，现象越明显粒越小，现象越明显温度越高，运动越激烈温度越高，运动越激烈肉眼看不肉眼看不到到(3)成因：布朗运动是由于液体分子无规成因：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是分子无规则运动的反映2布朗运动与扩散现象的异同布朗运动与扩散现象的异同(1)它们都反映了分子在永不停息地做无它们都反映了分子在永不停息地做无规则运动规则运动(2)它们都随温度的升高而表现得

8、更明显它们都随温度的升高而表现得更明显.(3)布朗运动只能在液体、气体中发生布朗运动只能在液体、气体中发生,而而扩散现象可以发生在固体、液体、气体扩散现象可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间任何两种物质之间3布朗运动和分子热运动的比较布朗运动和分子热运动的比较布朗运动布朗运动热运动热运动活动活动主体主体固体微小颗粒固体微小颗粒分子分子区别区别是微小颗粒的运动，是微小颗粒的运动，是比分子大得很多是比分子大得很多的分子团的运动，的分子团的运动，较大的颗粒不做布较大的颗粒不做布朗运动，但它本身朗运动，但它本身的以及周围的分子的以及周围的分子仍在做热运动仍在做热运动是指分子的运动，是指分子的运动

9、，分子无论大小都分子无论大小都做热运动，热运做热运动，热运动不能通过光学动不能通过光学显微镜直接观察显微镜直接观察到到布朗运动布朗运动热运动热运动共同点共同点都是无规则运动，都随温度的都是无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的眼所不能看见的联系联系布朗运动是由于小颗粒受到周布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动起的，它是分子做无规则运动的反映的反映特别提醒：特别提醒：(1)布朗运动不是固体分子布朗运动不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，而的运动，也不是液体分子的运动，而是小

10、颗粒的运动，是液体分子无规则是小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映运动的反映.(2)布朗运动中的颗粒很小，肉眼看不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见，需用显微镜才能观察到.即时应用即时应用2下列关于布朗运动的说法中正确的下列关于布朗运动的说法中正确的是是()A布朗运动就是分子的无规则运动布朗运动就是分子的无规则运动B布朗运动是液体分子无规则运动的布朗运动是液体分子无规则运动的反映反映C悬浮颗粒越小，布朗运动就越明显悬浮颗粒越小，布朗运动就越明显D温度越高，布朗运动就越激烈温度越高，布朗运动就越激烈答案：答案：BCD三、分子力与分子势能三、分子力与分子势能1分子间的相互

11、作用力分子间的相互作用力分子力是引力与斥力的合分子力是引力与斥力的合力分子间的引力和斥力力分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而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，如图总是斥力变化得较快，如图11所示所示图图11(1)当当rr0时，时，F引引F斥斥，F0；(2)当当rr0时，时，F引引和和F斥斥都随距离的减小都随距离的减小而增大，但而增大，但F引引F斥斥，F表现为斥力；表现为斥力；(3)当当rr0时，时，F引引和和F斥斥都随距离的增大都随距离的增大而减小，但而减小，但F引引F斥斥，F表现为引力；表现为引力；(4)当当r

12、10r0(109 m)时，时，F引引和和F斥斥都已都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力作用力(F0)2分子势能分子势能分子势能是由分子间相对位置而决定的分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：与分子间距离的关系为：(1)当当rr0时，分子力表现为引力，随着时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能的增大，分子引力做负功，分子势能增大；增大；(2)当当rr0时，分子力表现为斥力，随时，分子力表现为斥力，随着着r的减小，分子斥力做负功，分子势的减小，分子斥

13、力做负功，分子势能增大；能增大；(3)当当rr0时，分子势能最小，但不为时，分子势能最小，但不为零，为负值，因为选两分子相距无穷零，为负值，因为选两分子相距无穷远时分子势能为零远时分子势能为零(4)分子势能曲线如图分子势能曲线如图12所示所示图图12即时应用即时应用3(2010高考大纲全国卷高考大纲全国卷)图图13为为两分子系统的势能两分子系统的势能Ep与两分子间距离与两分子间距离r的关系曲线的关系曲线.下列说法正确的是下列说法正确的是()图图13A当当r大于大于r1时，分子间的作用力表时，分子间的作用力表现为引力现为引力B当当r小于小于r1时，分子间的作用力表时，分子间的作用力表现为斥力现为

14、斥力C当当r等于等于r2时时,分子间的作用力为零分子间的作用力为零D在在r由由r1变到变到r2的过程中，分子间的的过程中，分子间的作用力做负功作用力做负功解析：选解析：选BC.当分子间距离当分子间距离rr2时，分时，分子间势能子间势能Ep最小，此时分子间的作用力最小，此时分子间的作用力为零，为零，C正确；当正确；当r大于大于r2时，分子间的时，分子间的作用力表现为引力，当作用力表现为引力，当r1rr2时表现为时表现为斥力，斥力，A错；当错；当r小于小于r1时，分子力表现时，分子力表现为斥力，为斥力，B正确；在正确；在r由由r1变到变到r2的过程的过程中，分子力表现为斥力，分子力方向与中，分子力

15、表现为斥力，分子力方向与运动方向相同，分子力做正功，运动方向相同，分子力做正功，D错错四、物体的内能和机械能的比较四、物体的内能和机械能的比较名称名称比较比较 内能内能机械能机械能定义定义物体内所有物体内所有分子热运动分子热运动的动能与分的动能与分子势能之和子势能之和物体的动能、重力势物体的动能、重力势能和弹性势能的统称能和弹性势能的统称决定决定由物体内部由物体内部状态决定状态决定跟宏观运动状态、参跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选考系和零势能点的选取有关取有关名称名称比较比较 内能内能机械能机械能量值量值任何物体都任何物体都有内能有内能可以为零可以为零测量测量无法测量无法测量可测量可测量本

16、质本质微观分子的微观分子的运动和相互运动和相互作用的结果作用的结果宏观物体的运动宏观物体的运动和相互作用的结和相互作用的结果果特别提醒：特别提醒：(1)物体的体积越大，分子势物体的体积越大，分子势能不一定就越大，如能不一定就越大，如0 的水结成的水结成0 的的冰后体积变大，但分子势能却减小了冰后体积变大，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

17、说法不存在某个分子的内能、机械能的说法.即时应用即时应用4(2012海南模拟海南模拟)下列说法中正确的下列说法中正确的是是()A物体自由下落时速度增大，所以物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大物体内能也增大B物体的机械能为零时内能也为零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，物物体的体积减小温度不变时，物体内能一定减小体内能一定减小D气体体积增大时气体分子势能一气体体积增大时气体分子势能一定增大定增大解析：选解析：选D.物体的机械能和内能是两物体的机械能和内能是两个完全不同的概念物体的动能由物个完全不同的概念物体的动能由物体的宏观速率决定，而物体内分子的体的宏观速率决定，

18、而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定分子动能由分子热运动的速率决定分子动能不可能为零动能不可能为零(温度不可能达到绝对温度不可能达到绝对零度零度)，而物体的动能可能为零所以，而物体的动能可能为零所以A、B不正确物体体积减小时，分子不正确物体体积减小时，分子间距离减小，但分子势能不一定减小间距离减小，但分子势能不一定减小,所以所以C也不正确由于气体分子间距也不正确由于气体分子间距离一定大于离一定大于r0，体积增大时分子间距，体积增大时分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增离增大，分子力做负功，分子势能增大，所以大，所以D正确正确题型探究讲练互动题型探究讲练互动 1 mol铜的质量为铜的质量

19、为63.5 g，铜的，铜的密度是密度是8.9103kg/m3，试计算：，试计算：(1)一个铜原子的体积；一个铜原子的体积；(2)假若铜原子为球形假若铜原子为球形,求铜原子的直径求铜原子的直径;(3)铜原子的质量铜原子的质量宏观量与微观量关系的宏观量与微观量关系的应用应用例例1【思路点拨思路点拨】1 mol铜的体积和质铜的体积和质量是多少？有了总体积和总质量能否量是多少？有了总体积和总质量能否算出每个铜原子的体积和质量？若把算出每个铜原子的体积和质量？若把铜原子看成是球体模型，由球的体积铜原子看成是球体模型，由球的体积能否计算出其原子直径？能否计算出其原子直径？【答案】【答案】(1)1.2102

20、9m3(2)2.81010m(3)1.051025kg (2012北京四中模北京四中模拟拟)如图如图14所示，甲分所示，甲分子固定在坐标原点子固定在坐标原点O，乙分子位于乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中作用力与两分子间距离的关系如图中分子力、分子势能与分分子力、分子势能与分子间距的关系子间距的关系例例2图图14曲线所示，曲线所示，F0为斥力，为斥力，F0为引为引力，力，a、b、c、d为为x轴上四个特定的轴上四个特定的位置，现把乙分子从位置，现把乙分子从a处由静止释放处由静止释放,则则()A乙分子由乙分子由a到到b做加速运动，由做加速运动，

21、由b到到c做做减速运动减速运动 B乙分子由乙分子由a到到c做加速运动，到达做加速运动，到达c时时速度最大速度最大C乙分子由乙分子由a到到c的过程，动能先增后减的过程，动能先增后减D乙分子由乙分子由b到到d的过程，两分子间的分的过程，两分子间的分子势能一直增加子势能一直增加【解析解析】乙分子从乙分子从a到到b再到再到c的过程的过程中，分子之间均表现为引力，所以乙分中，分子之间均表现为引力，所以乙分子始终做加速运动，且到达子始终做加速运动，且到达c点时速度点时速度最大，故最大，故A错误，错误，B正确，正确，C错误乙分错误乙分子由子由b到到c的过程，分子引力做正功，故的过程，分子引力做正功，故两分子

22、间的分子势能减小，从两分子间的分子势能减小，从c到到d的过的过程分子间为斥力，分子斥力做负功，分程分子间为斥力，分子斥力做负功，分子间的势能增加，故子间的势能增加，故D错误错误【答案答案】B (1)气体内能是所有气体分子热气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关体的状态有关,分子热运动的平均动能分子热运动的平均动能与分子势能分别取决于气体的与分子势能分别取决于气体的()对物体内能的认识对物体内能的认识例例3A温度和体积温度和体积B体积和压强体积和压强C温度和压强温度和压强D压强和温度压强和温度(2)1 g 100 的水和的水和1 g

23、100 的水蒸气相的水蒸气相比较，下列说法是否正确？比较，下列说法是否正确？分子的平均动能和分子的总动能都相同分子的平均动能和分子的总动能都相同.它们的内能相同它们的内能相同【解析解析】(1)选选A.由于温度是分子平由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能是由分宏观上取决于温度；分子势能是由分子间作用力和分子间距离共同决定的子间作用力和分子间距离共同决定的,宏观上取决于气体的体积因此选项宏观上取决于气体的体积因此选项A正确正确(2)温度相同则说明它们的分子平均温度相同则说明它们的分子平均动能相同；又因为动能相同；又因为1 g水和水和1 g水蒸气的水蒸气的分子数相同，因而它们的分子总动能分子数相同，因而它们的分子总动能相同，所以相同，所以说法正确；说法正确；当当100 的水变成的水变成100 的水蒸气时的水蒸气时,该过程吸收热量，内能增加，所以该过程吸收热量，内能增加，所以1 g 100 的水的内能小于的水的内能小于1 g 100 的水的水蒸气的内能，故蒸气的内能，故说法错误说法错误【答案答案】(1)A(2)见解析见解析知能演练强化闯关知能演练强化闯关本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放