2021版高三物理一轮复习选修3-3热学第1讲分子动理论内能

[高考导航]考点内容要求全国卷三年考情分析201720182019分子动理论与统计观点分子动理论的基本观点和实验依据ⅠⅠ卷·T33(1):分子动理论、温度T33(2):活塞封闭的两部分气体的状态变化Ⅱ卷·T33(1):内能、热力学第一定律T33(2):热气球的受力平衡Ⅲ卷·T33(1):p－V图象、热力学第一定律T33(2):水银封闭气体的状态变化Ⅰ卷·T33(1):V－T图象、热力学第一定律T33(2):理想气体实验定律Ⅱ卷·T33(1):实际气体的内能T33(2):查理定律、盖—吕萨克定律Ⅲ卷·T33(1):p－V图象、热力学第一定律T33(2):玻意耳定律Ⅰ卷·T33(1):热力学第一定律、压强及其相关知识T33(2)气体定律的应用Ⅱ卷·T33(1):气体压强的微观解释、p－V图象T33(2):力的平衡条件、玻意耳定律的应用Ⅲ卷·T33(1):用油膜法估算分子大小的实验T33(2):气体实验定律的应用阿伏加德罗常数Ⅰ气体分子运动速率的统计分布Ⅰ温度、内能Ⅰ固体、液体与气体固体的微观结构、晶体和非晶体Ⅰ液晶的微观结构Ⅰ液体的表面张力现象Ⅰ气体实验定律Ⅱ理想气体Ⅰ饱和蒸汽、未饱和蒸汽、饱和汽压Ⅰ相对湿度Ⅰ热力学定律与能量守恒热力学第一定律Ⅰ能量守恒定律Ⅰ热力学第二定律Ⅰ实验用油膜法估测分子的大小(说明:要求会正确使用温度计)第1讲分子动理论内能知识要点一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子直径:数量级是10－10m；②分子质量:数量级是10－26 kg；③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,N A＝6.02×1023mol－1。

2.分子热运动:一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动。

(1)扩散现象:相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。

温度越高,扩散越快,可在固体、液体、气体中进行。

(2)布朗运动:悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动,微粒越小,温度越高,布朗运动越显著。

3.分子力:分子间同时存在引力和斥力,且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,但总是斥力变化得较快。

图1(1)r＝r0,F引＝F斥,F＝0。

(2)r＞r0,F引＞F斥,F为引力。

(3)r＜r0,F引＜F斥,F为斥力。

二、温度1.意义:宏观上表示物体的冷热程度(微观上表示物体中分子平均动能的大小)。

2.两种温标(1)摄氏温标和热力学温标的关系T＝t＋273.15__K。

(2)绝对零度(0 K):是低温极限,只能接近不能达到,所以热力学温度无负值。

三、内能1.分子动能(1)意义:分子动能是分子做热运动所具有的能。

(2)分子平均动能:所有分子动能的平均值。

温度是分子平均动能的标志。

2.分子势能图2(1)意义: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)分子势能的决定因素①微观上:决定于分子间距离和分子排列情况。

②宏观上:决定于体积和状态。

3.物体的内能(1)概念理解:物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和,是状态量。

(2)决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定,即由物体内部状态决定。

(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。

(4)改变内能的方式基础诊断1.(多选)(2019·河北省“名校联盟”质量监测一)下列选项正确的是()A.液体温度越高,悬浮颗粒越小,布朗运动越剧烈B.布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒的分子的无规则运动C.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的D.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的E.当分子间距增大时,分子间的引力和斥力都减小[试题解析]:温度越高,分子运动越剧烈,悬浮在液体中的颗粒越小,撞击越容易不平衡,则它的布朗运动就越显著,A正确；布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,不是分子的无规则运动,B错误；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,液体中的扩散现象是由于液体分子的无规则运动引起的,C错误,D正确；当分子间距增大时,分子间的引力和斥力都减小,E正确。

[试题参考答案]ADE2.(多选)关于分子间相互作用力的以下说法中正确的是()图3A.当分子间的距离r＝r0时,分子力为零,说明此时分子间既不存在引力,也不存在斥力B.分子力随分子间距离的变化而变化,当r>r0时,随着距离的增大,分子间的引力和斥力都增大,但引力比斥力增大得快,故分子力表现为引力C.当分子间的距离r<r0时,随着距离的减小,分子间的引力和斥力都增大,但斥力比引力增大得快,故分子力表现为斥力D.当分子间的距离r＝10－9 m时,分子间的作用力可以忽略不计E.当两个分子间的距离变大时,分子引力和斥力都减小[试题解析]:分子间的引力和斥力同时存在,当分子间的距离r＝r0时,引力等于斥力,分子力为零,故A错误；分子力随分子间距离的变化而变化,当r>r0时,分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,斥力减小得更快,分子力表现为引力,故B错误；当分子间的距离r<r0时,随着距离的减小,分子间的引力和斥力都增大,但斥力比引力增大得快,分子力表现为斥力,故C正确；当分子间的距离r＝10－9m 时,分子间的作用力可以忽略不计,故D正确；当两个分子间的距离变大时,分子引力与分子斥力都减小,只是斥力减小得快而已,因此E项正确。

[试题参考答案]CDE3.(多选)下列有关热现象和内能的说法中正确的是()A.把物体缓慢举高,其机械能增加,内能不变B.盛有气体的容器做加速运动时,容器中气体的内能必定会随之增大C.电流通过电阻后电阻发热,它的内能增加是通过“做功”方式实现的D.分子间引力和斥力相等时,分子势能最大E.分子间引力和斥力相等时,分子势能最小[试题解析]:把物体缓慢举高,外力做功,其机械能增加,由于温度不变,物体内能不变,选项A正确；物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系,选项B错误；电流通过电阻后电阻发热,是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的,选项C正确；根据分子间作用力的特点,当分子间距离等于r0时,引力和斥力相等,不管分子间距离从r0增大还是减小,分子间作用力都做负功,分子势能都增大,故分子间距离等于r0时分子势能最小,选项D错误,E正确。

[试题参考答案]ACE4.用放大600倍的显微镜观察布朗运动。

估计放大后的小颗粒(炭)体积为0.1×10－9 m3,炭的密度是2.25×103 kg/m3,摩尔质量是1.2×10－2 kg/mol,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1,则该小炭粒所含分子数约为________个(保留2位有效数字)。

由此可知布朗运动________(选填“是”或“不是”)分子的运动。

[试题解析]:设小炭粒边长为a,则放大600倍后,其体积为V＝(600a)3＝0.1×10－9m3,实际体积为V′＝a3＝10－16216m3,质量为m＝ρV′＝2524×10－15kg,含分子数为N＝2524×10－151.2×10－2×6.02×1023个≈5.2×1010个。

可见每一个小炭粒都含有大量的分子,由此可知,布朗运动不是分子的运动。

[试题参考答案]5.2×1010不是阿伏加德罗常数及微观量的计算1.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、分子体积V0可通过阿伏伽德罗常数联系起来。

如图所示。

2.分子模型(1)球体模型中的直径:d＝36V0π；(2)立方体模型中的边长:d＝3V0。

3.常识性的数据:室温取27 ℃,标准状况下的大气压p0＝76 cmHg、温度T＝273 K、摩尔体积V＝22.4 L。

【例题1】(多选)已知阿伏加德罗常数为N A(mol－1),某物质的摩尔质量为M(kg/mol),该物质的密度为ρ(kg/m3),则下列叙述中正确的是()A.1 kg该物质所含的分子个数是ρN AB.1 kg该物质所含的分子个数是1M N AC.该物质1个分子的质量是ρN AD.该物质1个分子占有的空间是MρN AE.该物质的摩尔体积是M ρ[试题解析]:1 kg该物质的物质的量为1M,所含分子数目为n＝N A·1M＝N AM,故A错误,B正确；每个分子的质量为m0＝1n＝MN A,故C错误；每个分子所占空间为V0＝m0ρ＝MρN A,故D正确；该物质的摩尔体积为Mρ,故E正确。

[试题参考答案]BDE1.(多选)某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为V m,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N A不可表示为()A.N A ＝MmB.N A ＝V m V 0C.N A ＝ρV mmD.N A ＝M ρV 0E.N A ＝mM [试题参考答案]BDE2.已知地球大气层的厚度h 远小于地球半径R ,空气平均摩尔质量为M ,阿伏加德罗常数为N A ,地面大气压强为p 0,重力加速度大小为g 。

由此可估算得,地球大气层空气分子总数为________,空气分子之间的平均距离为________。

[试题解析]:设大气层中气体的质量为m ,由大气压强的产生知,mg ＝p 0S ,即m ＝p 0S g 分子数n ＝mN A M ＝p 0SN A Mg ＝4πR 2p 0N AMg ,假设每个分子占据一个小立方体,各小立方体紧密排列,则小立方体边长即为空气分子平均间距,设为a ,大气层中气体总体积为V ,a ＝3V n ,而V ＝4πR 2h ,所以a ＝3Mgh p 0N A 。

[试题参考答案]4πR 2p 0N AMg3Mgh p 0N A布朗运动与分子热运动1.布朗运动(1)研究对象:悬浮在液体或气体中的小颗粒。

(2)运动特点:无规则、永不停息。

(3)相关因素:颗粒大小、温度。

(4)物理意义:说明液体或气体分子做永不停息的无规则的热运动。

2.扩散现象:相互接触的物体分子彼此进入对方的现象。

产生原因:分子永不停息地做无规则运动。

3.扩散现象、布朗运动与热运动的比较 现象 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体分子微小固体颗粒 分子区别分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种物质之间比分子大得多的微粒的运动,只能在液体、气体中发生分子的运动,不能通过光学显微镜直接观察到共同点 ①都是无规律运动；②都随温度的升高而更加激烈 联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动【例题2】 (多选)(2019·山西五市联考)小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。