高中物理第十一章热学第一节分子动理论内能

第十一章 热学

考纲要求

权威解读 分子动理论的基本观点和实验

依据

Ⅰ 1．阿伏加德罗常数是一个考查重点；常结合实例对分子热运动进行考查；分子间作用力也经常考查 2．考查有关气体实验定律的定量计算；会根据图象分析气体的状态变化；理解气体压强的微观解释 3．常结合气体考查热力学第一定律；理想气体的内能也是一个考查重点 4．常结合实例考查晶体和非晶体的特点及液体表面张力产生的原因；会用表面张力解释一些生活现象 阿伏加德罗常数

Ⅰ 布朗运动

Ⅰ 气体分子运动速率的统计分布

Ⅰ 温度和内能

Ⅰ 固体的微观结构、晶体和非晶

体

Ⅰ 液晶

Ⅰ 液体的表面张力

Ⅰ 气体实验定律

Ⅰ 理想气体

Ⅰ 热力学第一定律

Ⅰ 能源与可持续发展

Ⅰ 用油膜法估测分子的大小 实验 考查油膜法测分子直径大小的实验原理、操作步骤和数据处理

一、分子动理论

1．物体是由大量分子组成的

（1）分子大小

①分子直径的数量级：________。

②油膜法测分子直径：d ＝______；V 是油滴的体积；S 是水面上形成单分子油膜的面积。

（2）分子质量的数量级：10－26 kg

（3）阿伏加德罗常数：1 mol 任何物质含有的分子数，N A ＝________________。

2．分子永不停息地做无规则热运动

（1）扩散现象：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象，温度____，扩散越快。

（2）布朗运动：是指悬浮在液体或气体中______的无规则运动，布朗运动间接反映了______分子的无规则热运动。

①成因：液体分子无规则运动，对固体小颗粒碰撞不平衡造成的。

②特点：永不停息、无规则运动；颗粒____，运动越剧烈；温度____，运动越剧烈；运动轨迹不确定。

3．分子间存在着引力和斥力

（1）分子间同时存在相互作用的__________，分子力为它们的______。

（2）分子力的特点（r 0的数量级为10－10 m ）

①f 引、f 斥随r ______。

分子间距r 引、斥力关系 分子力

r ＝r 0 f 引＝f 斥 f ＝0

r ＜r 0 f 引＜f 斥 f 表现为f 斥

r ＞r 0 f 引＞f 斥 f 表现为f 引

r ＞10r 0 f 引、f 斥≈0 f ≈0

②分子力随分子间距离变化的图线如图所示。

③分子力的作用使分子聚集在一起，而分子的无规则运动使它们趋于分散，正是这两个因素决定了物体的气、液、固三种不同的状态。

二、物体的内能

1．分子的平均动能

（1）概念：物体内所有分子动能的______。

（2）大小的标志：____是分子平均动能大小的标志，____越高，分子的平均动能越大。

2．分子势能

（1）概念：由分子间的相互作用和相对位置决定的能量。

（2）分子势能大小的相关因素

①微观上：分子势能的大小与________有关。如图所示，当r=r0时，分子势能________。

②宏观上：与________有关。大多数物体是体积越大，分子势能越大，也有少数物体，比如“冰”，体积变大，分子势能反而变小。

3．物体的内能

（1）定义：物体内所有分子热运动的____和分子____的总和叫做物体的内能。

（2）决定内能的因素

①微观上：________、________、________。

②宏观上：温度（T）、体积（V）、物质的量（n）。

（3）改变内能的两种方式：____和______。

（4）内能与机械能的区别

①物体内能是物体内大量分子所具有动能和势能的总和，宏观上取决于物质的量（n）、温度（T）、体积（V）。

②物体机械能是物体整体运动（或弹性形变）具有的动能和势能总和，取决于质量（m）、速度（v）、高度（h）、形变（Δx）。

三、温度和温标

1．温度

（1）温度在宏观上表示______________；在微观上表示______________。

（2）温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，一切达到热平衡的系统都具有相同的____。

2．两种温标

单位规定关系

摄氏温标（t）℃在1 atm下，冰的熔点是

____，沸点是______

（1）T＝（t＋273）K

（2）ΔT＝Δt

热力学温标（T ） K －273.15 ℃即为0 K ，绝

对零度是低温的极限

说明：绝对零度是低温的极限，只能无限接近、不能达到 1．下列说法正确的是（ ）

A ．物体是由大量分子组成的

B ．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致

C ．质量相等的不同种物质含有相同的分子数

D ．分子的质量之比一定等于它们的摩尔质量之比

2．某气体的摩尔质量为M ，摩尔体积为V ，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m 和V 0，则阿伏加德罗常数N A 可表示为（ ）

A ．N A ＝V V 0

B ．N A ＝ρV m

C ．N A ＝M m

D ．N A ＝M ρV 0

3．两个分子从靠近得不能再近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，这一过程中关于分子间的相互作用力的下述说法中正确的是（ ）

A ．分子间的引力和斥力都在减小

B ．分子间的斥力在减小，引力在增大

C ．分子间相互作用的合力在逐渐减小

D ．分子间相互作用的合力，先减小后增大，再减小到零

4．易错辨析：请你判断下列表述正确与否，对不正确的，请予以更正。

（1）布朗运动就是分子的运动。

（2）分子间引力随分子间距离的增大而减小，分子间斥力随分子间距离的增大而增大。

（3）分子力减小时，分子势能也一定减小。

（4）物体的机械能减小时，内能不一定减小。

一、宏观量与微观量的关系

自主探究1用放大600倍的显微镜观察布朗运动，估计放大后的小颗粒（碳）体积为0.1×10－9 m 3，碳的密度为2.25×103 kg/m 3，摩尔质量是1.2×10－2 kg/mol ，阿伏加德罗常数

为6.02×1023 mol －1，则：

（1）该小碳粒含分子数约为多少个？（取一位有效数字）

（2）假设小碳粒中的分子是紧挨在一起的，试估算碳分子的直径。

思考1：求解分子大小时，常用的两种模型是什么？

思考2：宏观量与微观量之间的关系？

二、布朗运动的理解

自主探究2（2012·大纲全国）下列关于布朗运动的说法，正确的是（ ）

A ．布朗运动是液体分子的无规则运动

B ．液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈

C ．布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的

D ．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的

思考1：布朗运动的研究对象？

思考2：布朗运动的特点？

思考3：布朗运动的成因？

三、分子力与分子势能

自主探究3如图为两分子系统的势能E p 与两分子间距离r 的关系曲线。下列说法正确的是（ ）