高考物理总复习 第1节 分子动理论 内能课件(选修3-3)
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选修 3－3 热 学
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(1)分子动理论的基本观点 阿伏加德罗常数 (2)用油膜法估测分子的大小(实验、探究) (3)布朗运动 (4)分子热运动速率的统计分布规律 (5)气体压强的微观解释 (6)温度和内能 (7)晶体和非晶体 晶体的微观结构 (8)液晶 (9)液体的表面张力 (10)气体实验规律 (11)理想气体 (12)热力学第一定律 (13)能源与可持续发展
动叫做布朗运动。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
(2)特点：永不停息，无规则；颗粒越小，温度越高，布朗 运动越显著。
(3)布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即 __固__体__颗__粒__的运动，布朗运动的无规则性是液体(气体)分子运 动 无规则性 的反映。
3．热运动
分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激
烈。分子永不停息地 无规则 运动叫做热运动。
(1)分子的质量：m0＝MNmAol＝ρNVmAol。
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9
(2)分子的体积：V0＝VNmAol＝MρNmAol。对气体，V0 为分子所占空 间。
(3)物体所含的分子数： n＝VVmol·NA＝ρVMmol·NA 或 n＝Mmmol·NA＝MρVmol·NA。
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10
[针对训练]
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13
解析：(1)设 1 个标准大气压下体积为 V0 的混合气体压缩至 31 个 标准大气压时的体积为 V，根据玻意耳定律得：p0V0＝31p0·V 解得：V0＝31V m＝ρV0＝31ρV。 (2)吸入氧气分子的个数：
N＝0.M2m·NA＝351MρV·NA。
答案：(1)31ρV
31ρV (2) 5M ·NA
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16
[典题例析] 我国已开展空气中 PM2.5 浓度的监测工作。PM2.5 是指空气
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(Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ)
1
考向前瞻 预计在2016年高考中，对热学的考查仍集中在上述知识 点上，气体部分有定量计算题，其他部分主要以定性分析的 题目出现。
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2
第1节
分子动理论 内能
分子动理论
[必备知识] 1．物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 ①分子的直径(视为球模型)：数量级为 10－10 m。 ②分子的质量：数量级为 10－26 kg。
(1)该液化水中含有水分子的总数 N； (2)一个水分子的直径 d。
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7
[解析] (1)水的摩尔体积为 Vm＝Mρ ＝11.8.0××1100－32m3/mol ＝1.8×10－5 m3/mol 水分子数：N＝VVNmA＝1.0×103×1.81×0－160×－56.0×1023≈3×1025 个。 (2)建立水分子的球模型有VNmA＝16πd3
1．(2014·盐城模拟)某气体的摩尔质量为 Mmol，摩尔体积为 Vmol，
密度为 ρ，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＝Mmmol
B．NA＝ρVmmol
C．NA＝VVm0ol
D．NA＝MρVm0ol
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解析：阿伏加德罗常数 NA＝Mmmol＝ρVmmol＝VVmol，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 错误。 D 中 ρV0 不是气体分子的质量，因而也是错误的。
以 d＝3 V。
图 1－2
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[典题例析] 空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管) 液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。 某空调工作一段时间后，排出液化水的体积 V＝1.0×103 cm3。 已 知 水 的 密 度 ρ ＝ 1.0×103 kg/m3 、 摩 尔 质 量 M ＝ 1.8×10 － 2 kg/mol，阿伏加德罗常数 NA＝6.0×1023 mol－1。试求：(结果均 保留一位有效数字)
答案：CD
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2．(2014·南通三模)深海潜水作业中，潜水员的生活舱中注入的是 高压氮氧混合气体。该混合气体在 1 个标准大气压下、温度为 T 时的密度为 ρ。当生活舱内混合气体的压强为 31 个标准大气 压，温度为 T 时，潜水员在舱内一次吸入混合气体的体积为 V。 (1)求潜水员一次吸入混合气体的质量 m； (2)若混合气体总质量的 20%是氧气，氧气的摩尔质量为 M， 阿伏加德罗常数为 NA，求潜水员一次吸入氧气分子的个数 N。
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3
(2)阿伏加德罗常数 ①1 mol 的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取 NA＝ __6_.0_2_×__1_0_2_3_ mol－1。 ②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。 2．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。
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4
(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 1－1 所示，分子间距等于小球的直径或立方体 的棱长，所以 d＝ 3 6πV(球体模型)或 d＝3 V(立方体模型)。
图 1－1
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5
(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 1 －2 所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为 d 的立方体，所
得水分子直径 d＝
3
π6VNmA＝
3
6×1.8×10－5 3.14×6.0×1023 m
＝4×10－10 m。
[答案] (1)3×1025 个 (2)4×10－10 m
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宏观量与微观量之间的关系 宏观量包括物体的体积 V、摩尔体积 Vmol，物体的质量 M、 摩尔质量 Mmol、物体的密度 ρ 等，微观量包括分子体积 V0、分 子直径 d、分子质量 m0 等，它们之间的关系有：
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布朗运动与扩散现象
[必备知识] 1．扩散现象 (1)定义： 不同 物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。 (2)实质：扩散现象并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。
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2．布朗运动 (1)定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地 无规则 运
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(1)分子动理论的基本观点 阿伏加德罗常数 (2)用油膜法估测分子的大小(实验、探究) (3)布朗运动 (4)分子热运动速率的统计分布规律 (5)气体压强的微观解释 (6)温度和内能 (7)晶体和非晶体 晶体的微观结构 (8)液晶 (9)液体的表面张力 (10)气体实验规律 (11)理想气体 (12)热力学第一定律 (13)能源与可持续发展
动叫做布朗运动。
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(2)特点：永不停息，无规则；颗粒越小，温度越高，布朗 运动越显著。
(3)布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即 __固__体__颗__粒__的运动，布朗运动的无规则性是液体(气体)分子运 动 无规则性 的反映。
3．热运动
分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激
烈。分子永不停息地 无规则 运动叫做热运动。
(1)分子的质量：m0＝MNmAol＝ρNVmAol。
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(2)分子的体积：V0＝VNmAol＝MρNmAol。对气体，V0 为分子所占空 间。
(3)物体所含的分子数： n＝VVmol·NA＝ρVMmol·NA 或 n＝Mmmol·NA＝MρVmol·NA。
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[针对训练]
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解析：(1)设 1 个标准大气压下体积为 V0 的混合气体压缩至 31 个 标准大气压时的体积为 V，根据玻意耳定律得：p0V0＝31p0·V 解得：V0＝31V m＝ρV0＝31ρV。 (2)吸入氧气分子的个数：
N＝0.M2m·NA＝351MρV·NA。
答案：(1)31ρV
31ρV (2) 5M ·NA
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[典题例析] 我国已开展空气中 PM2.5 浓度的监测工作。PM2.5 是指空气
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(Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ) (Ⅰ)
1
考向前瞻 预计在2016年高考中，对热学的考查仍集中在上述知识 点上，气体部分有定量计算题，其他部分主要以定性分析的 题目出现。
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第1节
分子动理论 内能
分子动理论
[必备知识] 1．物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 ①分子的直径(视为球模型)：数量级为 10－10 m。 ②分子的质量：数量级为 10－26 kg。
(1)该液化水中含有水分子的总数 N； (2)一个水分子的直径 d。
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[解析] (1)水的摩尔体积为 Vm＝Mρ ＝11.8.0××1100－32m3/mol ＝1.8×10－5 m3/mol 水分子数：N＝VVNmA＝1.0×103×1.81×0－160×－56.0×1023≈3×1025 个。 (2)建立水分子的球模型有VNmA＝16πd3
1．(2014·盐城模拟)某气体的摩尔质量为 Mmol，摩尔体积为 Vmol，
密度为 ρ，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＝Mmmol
B．NA＝ρVmmol
C．NA＝VVm0ol
D．NA＝MρVm0ol
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11
解析：阿伏加德罗常数 NA＝Mmmol＝ρVmmol＝VVmol，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 错误。 D 中 ρV0 不是气体分子的质量，因而也是错误的。
以 d＝3 V。
图 1－2
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6
[典题例析] 空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管) 液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。 某空调工作一段时间后，排出液化水的体积 V＝1.0×103 cm3。 已 知 水 的 密 度 ρ ＝ 1.0×103 kg/m3 、 摩 尔 质 量 M ＝ 1.8×10 － 2 kg/mol，阿伏加德罗常数 NA＝6.0×1023 mol－1。试求：(结果均 保留一位有效数字)
答案：CD
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12
2．(2014·南通三模)深海潜水作业中，潜水员的生活舱中注入的是 高压氮氧混合气体。该混合气体在 1 个标准大气压下、温度为 T 时的密度为 ρ。当生活舱内混合气体的压强为 31 个标准大气 压，温度为 T 时，潜水员在舱内一次吸入混合气体的体积为 V。 (1)求潜水员一次吸入混合气体的质量 m； (2)若混合气体总质量的 20%是氧气，氧气的摩尔质量为 M， 阿伏加德罗常数为 NA，求潜水员一次吸入氧气分子的个数 N。
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3
(2)阿伏加德罗常数 ①1 mol 的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取 NA＝ __6_.0_2_×__1_0_2_3_ mol－1。 ②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。 2．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。
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(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 1－1 所示，分子间距等于小球的直径或立方体 的棱长，所以 d＝ 3 6πV(球体模型)或 d＝3 V(立方体模型)。
图 1－1
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5
(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 1 －2 所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为 d 的立方体，所
得水分子直径 d＝
3
π6VNmA＝
3
6×1.8×10－5 3.14×6.0×1023 m
＝4×10－10 m。
[答案] (1)3×1025 个 (2)4×10－10 m
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宏观量与微观量之间的关系 宏观量包括物体的体积 V、摩尔体积 Vmol，物体的质量 M、 摩尔质量 Mmol、物体的密度 ρ 等，微观量包括分子体积 V0、分 子直径 d、分子质量 m0 等，它们之间的关系有：
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布朗运动与扩散现象
[必备知识] 1．扩散现象 (1)定义： 不同 物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。 (2)实质：扩散现象并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。
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2．布朗运动 (1)定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地 无规则 运