高三物理一轮复习 第十三章热学分子动理论与统计观优化课件

2．只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子 间的平均距离( )
A．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量 B．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度 C．阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积 D．该气体的密度、体积和摩尔质量
【答案】B
【解析】在一定状况下，阿伏加德罗常数个气体粒子气体 的体积即为其气体摩尔体积．已知 MA、ρ 则可求 VA，NVAA则为 一个气体分子在该状况下所占有的体积 V0，视该分子为一刚性 球体，则可求其半径，两个半径之和即为气体分子间的平均距 离．
4．(双选)下面关于分子力的说法中正确的有( ) A．铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力 B．水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力 C．将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩 到一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现 为斥力 D．磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力
【跟踪训练】
6．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，
其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势
能分别取决Leabharlann 气体的( )A．温度和体积
B．体积和压强
C．温度和压强
D．压强和温度
【答案】A
【解析】由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子 的动能在宏观上取决于温度；分子势能是由分子间引力和分子 间距离共同决定，宏观上取决于气体的体积．
理量的桥梁．
4．微观量与宏观量间的关系
(1)分子的质量：m0＝MNAA＝ρNVAA(适用于固、液、气三态)； (2)分子的体积：V0＝NVAA＝ρMNAA(只适用于固体、液体分子的 体积，对于气体则表示一个气体分子所占空间的大小)；
3 (3)分子的大小：球体模型直径 d＝
6πV0，立方体模型边
长 d＝3 V0； (4)物体所含的分子数：
【解析】温度是大量分子平均动能的标志，对个别分子来 讲没有意义；物体的内能包括分子动能和分子势能；不同物体 的分子的质量不相同，所以无法靠温度来判断分子的平均速 率．故 B、C、D 错误．
考点一 宏观与微观之间的桥梁——阿伏加德罗常数 1．阿伏加德罗常数：1 摩尔的任何物质含有的微粒数相同， 这个数的测量值 NA＝6.02×1023mol－1. 阿伏加德罗常数是个十分巨大的数字，分子的体积和质量
(3)分子永不停息地做无规则热运动的实验事实有两个：扩 散现象和布朗运动．
①扩散现象不仅说明物质分子在不停地运动着，同时还说 明分子与分子之间有空隙，扩散现象是分子永停息地做无规则 运动的直接表现；
②布朗运动是固体微粒(不是液体分子，也不是固体分子) 的无规则运动，但它说明分子在不停地做无规则运动，布朗运 动是液体(或气体)分子无规则运动的间接反映．
5．(双选)如右图所示，关于分子间的作用力的下列说法正 确的是(r0 为分子的平衡位置)( )
A．两个分子间距离小于 r0 时，分子间只有斥力 B．两个分子间距离大于 r0 时，分子间只有引力 C．两个分子间距离由较远逐渐减小到 r＝r0 的过程中，分 子力先增大后减小，表现为引力
D．两个分子间距离由极小逐渐增大到 r＝r0 的过程中，引 力和斥力都同时减小，分子力表现为斥力
7．下列说法正确的是( ) A．温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则分子的 平均动能大 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大 C．当某物体内能增加时，则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，则甲物体分子平均 速率比乙物体分子平均速率大
【答案】A
关于布朗运动的实验，下列说法正确的是( )
A．图中记录的是分子做无规则运动的情况 B．图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹 C．实验中可以看到，微粒越大，布朗运动越明显 D．实验中可以看到，温度越高，布朗运动越激烈
解析 布朗运动是指悬浮在液体中的微粒不停地做无规则 的运动，它是分子无规则热运动的反映，而分子无规则热运动 是产生布朗运动的原因，温度越高，分子的运动越激烈，因而 布朗运动也越激烈，可见 A 错误，D 正确．微粒越小，某一瞬 间跟它相撞的分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明 显，即布朗运动越显著，故 C 错误．图中每个拐点记录的是微 粒每隔 30s 的位置，在 30s 微粒做的也是无规则运动，而不是 直线运动，故 B 错误．
3．阿伏加德罗常数：1 mol 的任何物质含有 NA＝6.02×1023 个分子.1 mol 的任何气体，在标准状态下的体积是 22.4×10－3m3. 分子的质量 m0、分子的体积 V0 和分子的直径 d 称为微观物理量， 物体的质量 M、体积 V、密度 ρ、摩尔质量 MA 和摩尔体积 VA 称为宏观物理量，阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物
一、物体是由大量分子组成的
1．这里的分子是指构成物质的单元，可以是原子、离子， 也可以是分子．在热运动中它们遵从相同的规律，所以统称为 分子．分子体积和质量很小，分子直径数量级是 10－10m，分子 质量数量级是 10－27～10－26kg.
2．物体能被压、水与酒精混合后总体积比混合前两体积 之和要小，表明分子间确实存在着空隙．
【答案】CD
【解析】关于分子间的引力和斥力的表现可参照分子的 “弹簧模型”，但同时也应明确分子间的合力无论表现为引力 或斥力，其间的引力和斥力都是同时存在的，则易分析出 A、 B 错误，C、D 正确．
三、物体的内能
1．分子的动能：温度是物体大量分子平均动能的标志． (1)温度是大量分子的平均动能的标志，对个别分子来讲是 无意义的． (2)温度相同的不同种类的物质，它们分子的平均动能相 同，但由于不同种类物质的分子质量不等，所以它们分子的平 均速率不同． (3)分子的平均动能与物体运动的速度无关．
【答案】AB
【解析】无论怎样压缩，气体分子间距离一定大于 r0，所 以气体分子间一定表现为引力．空气压缩到一定程度很难再压 缩不是因为分子斥力的作用，而是气体分子频繁撞击活塞产生 压强的结果，应该用压强增大解释，所以 C 不正确．磁铁吸引 铁屑是磁场力的作用，不是分子力的作用，所以 D 也不正确．
都十分小，从而说明物质是由大量分子组成的．
2．固体、液体分子直径的估算：
NA·43π(D2 )3＝V0，式中 NA 为阿伏加德罗常数，V0 为摩尔体 积．而摩尔体积 V0＝Mρ ，M 为摩尔质量，ρ 为密度．
气体分子间距离的估算：NA·L3＝V0 分子质量的估算：NAm0＝M
假如全世界 60 亿人同时数 1g 水的分子个数，每人 每小时可以数 5000 个，不间断地数，则完成任务所需时间最 接近(阿伏加德罗常数 NA 取 6×1023mol－1)( )
当 r＞r0 时，F 引＞F 斥，对外表现的分子力 F 为引力； 当 r＝r0 时，F 引＝F 斥，对外表现的分子力 F＝0； 当 r＜r0 时，F 引＜F 斥，对外表现的分子力 F 为斥力．
(4)分子力是一种短程作用力，当分子间距离的数量级大于 10－9m 时，即分子之间的距离是分子直径的 10 倍以上(r≥10r0) 时，分子间的相互作用力已变得很小，可以忽略不计，可以认 为此时分子间相互作用的引力和斥力都为零，这时物体处于气 态并可以当成理想气体．在标准状态下，气体分子间的相互作 用力可以忽略不计，就是因为这时气体分子间的距离远大于分 子直径的缘故．
对于液体和固体，如果用 M 表示摩尔质量，
ρ 表示物质密度，V 表示摩尔体积，V0 表示分子的体积，NA 表 示阿伏加德罗常数，那么下列关系式中正确的是( )
A.VV0＝NA C.Mρ ＝V
B.VV0＝NA D．ρM＝V
【答案】B
考点二 分子动理论基本观点 1．分子动理论基本观点： 物质是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则热运 动，分子间存在着相互作用力． 2．分子永不停息地做无规则热运动的实验证明 (1)扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象，温度 越高，扩散越快． (2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的花粉颗粒 的永不停息的无规则运动，颗粒越小，运动越明显；温度越高， 运动越激烈，布朗运动是液体分子永不停息地做无规则热运动 的反映，是微观分子热运动造成的宏观现象．
3．分子间存在着相互作用力 (1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力，合力叫分子 力．
(2)特点：分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减 小，随分子距离的减小而增大，但斥力比引力变化更快．
①r＝r0 时(约几个埃，1 埃＝10－10 米)， f 引＝f 斥，分子力 F＝0； ②r＜r0 时，f 引＜f 斥，分子力 F 为斥力； ③r＞r0 时，f 引＞f 斥，分子力 F 为引力； ④r＞10r0 时，f 引、f 斥减为零，分子力 F＝0.
【跟踪训练】 3．关于分子热运动和布朗运动，下列说法正确的是( ) A．布朗微粒越大，同一时刻与之碰撞的液体分子越多， 布朗运动越显著 B．布朗运动是分子无规则运动的间接反映 C．当物体的温度达到 0 ℃时，物体分子的热运动就会停 止 D．布朗运动的剧烈程度和温度有关，所以布朗运动也叫 热运动
【答案】B
②当 r＜r0 时，分子力表现为斥力，随着 r 的减小，分子 斥力做负功，分子势能增加；
③r＝r0 时，分子势能最小，但不为零，为负值，因为选两 分子相距无穷远时的分子势能为零．
3．物体的内能 (1) 物 体 内 所 有 分 子 的 动 能 与 势 能 的 总 和 即 为 物 体 的 内 能．由于分子的动能与温度有关，分子势能与体积有关，所以 一定质量的某种物质的内能由物体的温度和体积共同决定的， 当然还和分子的数目有关． (2)改变内能的两种方式：做功和热传递． ①做功是其他形式的能与内能相互转化的过程． ②热传递是物体间内能的转移过程． ③做功与热传递在改变物体内能上是等效的，但在能量的 转化或转移上有本质的区别．
2．分子势能：微观上与分子间的距离有关，宏观上与物 体的体积有关．
(1)选取分子间距离为无穷远处分子势能为零，则分子势能 与分子间距离的关系如左图所示．
(2)分子力做正功，分子势能减小；克服分子力做功，分子 势能增大．
①当 r＞r0 时，分子力表现为引力，随着 r 的增大，分子 引力做负功，分子势能增加；
N＝nNA＝MMANA＝VVANA摩尔数n＝MMA＝VVA.
【跟踪训练】
1．从下列哪一组数据可以计算出阿伏加德罗常数( ) A．水的密度和水的摩尔质量 B．水的摩尔质量和水分子的体积 C．水分子的体积和水分子的质量 D．水分子的质量和水的摩尔质量
【答案】D
【解析】阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁， 所以它计算的必然是性质相同的两个物理量，且其中一个是宏 观量，另一个是微观量．如已知物质分子的体积和物质的摩尔 体积，物质的分子质量和物质的摩尔质量，均可计算出阿伏加 德罗常数，据此可以排除选项 A、B、C，而 D 选项两个量性 质相同，且一个是宏观量，另一个是微观量，故 D 选项正确．
二、分子热运动和分子间相互作用力
1．分子不停息地做无规则热运动 (1)扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象．温度 越高，扩散越快． (2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体(或气体)中的 微小颗粒的无规则运动．颗粒越小，运动越明显；温度越高， 运动越激烈．布朗运动是液体分子永不停息地做无规则热运动 的反映，是液体分子对微小颗粒撞击作用的不平衡造成的．
A．10 年 C．10 万年
B．1 千年 D．1 千万年
解析 1g 水的分子个数 N＝118×NA＝3×1022 个， 则完成任务所需时间 t＝5000×N60×108＝1×109 小时， 约为 105 年．
答案 C
一题一得 本题是估算题，考查阿伏加德罗常数、分子数 量等微观估算，需要有一定的思维和运算能力，但难度不大．
2．分子间存在着相互作用力 (1)分子间相互作用力既有引力，又有斥力．从理论上讲， 任何时候引力和斥力都是同时存在的，实际表现出的分子力是 引力和斥力的合力． (2)分子间相互作用的引力与斥力都随着分子间距离的增 大而减小，只是斥力变化得更快一些．(如图所示)
(3)分子间存在一个平衡距离 r0，分子间距离为 r0 的位置就 叫做平衡位置(数量级为 10－10m)．