第十二章 热学

第十二章热学[选修3－3]

第1节分子动理论__内能

(1)布朗运动是液体分子的无规则运动。(×)

(2)温度越高，布朗运动越剧烈。(√)

(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。(×)

(4)－33° C＝240 K。(√)

(5)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。(×)

(6)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。(√)

(7)内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。(×)

突破点(一)微观量的估算

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d＝36V

π(球体模型)或d＝

3

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 ＝3V 。

2．宏观量与微观量的转换桥梁

作为宏观量的摩尔质量M mol 、摩尔体积V mol 、密度ρ与作为微观量的分子直径d 、分子质量m 、每个分子的体积V 0都可通过阿伏加德罗常数联系起来。如下所示。

(1)一个分子的质量：m ＝M mol N A

。 (2)一个分子所占的体积：V 0＝

V mol N A

(估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空间)。

(3)1 mol 物质的体积：V mol ＝M mol ρ。 (4)质量为M 的物体中所含的分子数：n ＝M M mol N A

。 (5)体积为V 的物体中所含的分子数：n ＝ρV M mol N A

。 [多角练通]

1．铜摩尔质量为M ，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N A 。1个铜原子所占的体积是( )

A.M ρN A

B.ρM N A

C.ρN A M

D.M ρ

解析：选A 铜的摩尔体积V mol ＝M ρ，则一个铜原子所占的体积为V 0＝V mol N A ＝M ρN A

，A 正确。

2．(多选)某气体的摩尔质量为M ，分子质量为m 。若1摩尔该气体的体积为V m ，密

度为ρ，则该气体单位体积分子数为(阿伏加德罗常数为N A )( )

A.N A V m

B.M mV m

C.ρN A M

D.ρN A m

解析：选ABC 1摩尔该气体的体积为V m ，则单位体积分子数为n ＝N A V m

，气体的摩尔质量为M ，分子质量为m ，则1 mol 气体的分子数为N A ＝M m ，可得n ＝M mV m

，单位体积的质量等于单位体积乘以密度，质量除以摩尔质量等于摩尔数，则有n ＝ρN A M

，故D 错误，A 、B 、C 正确。

3．科学家已创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统，使太阳能取代石油成为可能。假设该“人造树叶”工作一段时间后，能将10－

6 g 的水分解为氢气和氧气。已知水的密度ρ＝1.0×103 kg /m 3，摩尔质量M ＝1.8×10－2 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol －

1。试求：(结果均保留一位有效数字)

(1)被分解的水中含有水分子的总数N ；

(2)一个水分子的体积V 。

解析：(1)水分子数

N ＝mN A M ＝10－6×10－3×6.0×10231.8×10－2 个≈3×1016个。 (2)水的摩尔体积 V mol ＝M ρ

水分子体积 V 0＝V mol N A ＝M ρN A

＝3×10－29 m 3。 答案：(1)3×1016个 (2)3×10－29 m 3

突破点(二) 扩散现象、布朗运动与分子热运动

扩散现象、布朗运动与分子热运动的比较

扩散现象 布朗运动 分子热运动 活动主体 分子 固体微小颗粒

分子 区别 分子的运动，发生在

固体、液体、气体等

任何两种物质之间 微小颗粒的运动，是比分

子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身及周围的

分子仍在做热运动 分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到

[多角练通]

1．关于布朗运动，下列说法中正确的是()

A．液体温度越高，布朗运动越剧烈

B．液体温度越低，布朗运动越剧烈

C．微粒的布朗运动是有规则的

D．液体中悬浮微粒越大，布朗运动越显著

解析：选A布朗运动的实质是液体分子不停地无规则的撞击悬浮微粒，悬浮微粒越小，温度越高，液体分子撞击作用的不平衡性越明显，布朗运动越明显，故A正确，B、D错误；液体分子热运动的无规则导致布朗运动的无规则，故C错误。

2．(多选)关于扩散现象，下列说法正确的是()

A．温度越高，扩散进行得越快

B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应

C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的

D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生

E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的

解析：选ACD温度越高，分子热运动越激烈，所以扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是分子热运动引起的，没有产生新的物质，是物理现象，故B错误；扩散现象是由物质分子无规则热运动产生的，可以在固体、液体、气体中产生，扩散速度与温度和物质的种类有关，故C、D正确；液体中的扩散现象是由于液体分子的热运动产生的，故E错误，故选A、C、D。

3．雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并且PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)。

某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围