2011届高考物理第一轮复习课件：热学 分子动理论 内能

特别提示 1.物体的体积越大,分子势能不一定就越大, 0℃的 1.物体的体积越大,分子势能不一定就越大,如0℃的 物体的体积越大 水结成0℃的冰后体积变大,但分子势能却减小了. 水结成0℃的冰后体积变大,但分子势能却减小了. 0℃的冰后体积变大 2.理想气体分子间相互作用力为零, 2.理想气体分子间相互作用力为零,故分子势能忽略 理想气体分子间相互作用力为零 不计,一定质量的理想气体内能只与温度有关. 不计,一定质量的理想气体内能只与温度有关. 3.机械能和内能都是对宏观物体而言的, 3.机械能和内能都是对宏观物体而言的,不存在某个 机械能和内能都是对宏观物体而言的 分子的内能、机械能的说法. 分子的内能、机械能的说法.
特别提醒 1.热力学温度的零值是低温极限,永远达不到, 1.热力学温度的零值是低温极限,永远达不到,即热力 热力学温度的零值是低温极限 学温度无负值. 学温度无负值. 2.温度是大量分子热运动的集体行为,对个别分子来 2.温度是大量分子热运动的集体行为, 温度是大量分子热运动的集体行为 说温度没有意义. 说温度没有意义.
思路点拨
求解此题应把握以下三点: 求解此题应把握以下三点:
(1)固体分子可忽略分子间的间隙. (1)固体分子可忽略分子间的间隙. 固体分子可忽略分子间的间隙 (2)固体分子可建立球体模型. (2)固体分子可建立球体模型. 固体分子可建立球体模型 (3)用阿伏加德罗常数建立宏观量与微观量的联系. (3)用阿伏加德罗常数建立宏观量与微观量的联系. 用阿伏加德罗常数建立宏观量与微观量的联系 解析 (1)设小颗粒边长为a 放大600倍后, (1)设小颗粒边长为a,放大600倍后,则其体积 设小颗粒边长为 600倍后 为V=(600a)3=0.1×10-9 m3. =(600a =0.1× 10 16 实际体积为 V ' = a 3 = m3 216 质量为m ′=1.0× 质量为m=ρV′=1.0×10-15 kg
4.两种模型 4.两种模型 (1)球体模型直径 (1)球体模型直径 d = 6V0
π
3
(2)立方体模型边长为 (2)立方体模型边长为 d = V 0
3
特别提示 1.固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的. 1.固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的. 固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的 仅适用于固体和液体, 分子的体积 V0 = Vm ,仅适用于固体和液体,对气体 不适用. 不适用.
图1
(1)当 (1)当r=r0时,F引=F斥,F=0. (2)当 都随距离的减小而增大, (2)当r＜r0时,F引和F斥都随距离的减小而增大,但F引 ＜F斥,F表现为斥力. 表现为斥力. (3)当 都随距离的增大而减小, (3)当r＞r0时,F引和F斥都随距离的增大而减小,但F引 表现为引力. ＞F斥,F表现为引力. (4)当r＞10r0(10-9 m)时,F引和F斥都已经十分微弱, 都已经十分微弱, (4)当 10r 可以认为分子间没有相互作用力( 可以认为分子间没有相互作用力(F=0). 2.分子势能与分子间距离的关系 2.分子势能与分子间距离的关系 分子势能随着物体体积的变化而变化, 分子势能随着物体体积的变化而变化,与分子间距 离的关系为: 离的关系为:
2.分子永不停息地做无规则热运动 2.分子永不停息地做无规则热运动 (1)扩散现象 扩散现象: (1)扩散现象:相互接触的物体的分子或原子彼此进 入对方的现象.温度越___,扩散越快. 入对方的现象.温度越___,扩散越快. ___,扩散越快 高 (2)布朗运动： (2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的 布朗运动 ________的永不停息地无规则运动. ________的永不停息地无规则运动.布朗运动反映 固体颗粒的永不停息地无规则运动 了____的无规则运动.颗粒越___,运动越明显;温度 ____的无规则运动.颗粒越___,运动越明显; ___,运动越明显 小 分子的无规则运动 越___;运动越剧烈. ___;运动越剧烈. 高 运动越剧烈 3.分子间存在着相互作用力 3.分子间存在着相互作用力 (1)分子间同时存在引力 ____,实际表现的分子力 (1)分子间同时存在____和斥力 实际表现的分子力 分子间同时存在____和____, ____ 是它们的____. 是它们的____. 合力 (2)引力和斥力都随着距离的增大而_____， (2)引力和斥力都随着距离的增大而_____，但斥力 引力和斥力都随着距离的增大而_____ 减小 比引力变化得___. 比引力变化得___. 快
(1)当 分子力表现为引力,随着r的增大, (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,分子势能增大. 子引力做负功,分子势能增大. (2)当 分子力表现为斥力,随着r的减小, (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,分子势能增大. 子斥力做负功,分子势能增大. (3)当 分子势能最小,但不一定为零, (3)当r=r0时,分子势能最小,但不一定为零,可为负 值,因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零. 因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零. (4)分子势能曲线如图2所示. (4)分子势能曲线如图2所示. 分子势能曲线如图
3.成因: 3.成因:布朗运动是由于液体分子无规则运动对小颗粒 成因
撞击力的不平衡引起的,是分子无规则运动的反映. 撞击力的不平衡引起的,是分子无规则运动的反映. 特别提示 1.布朗运动不是固体分子的运动, 1.布朗运动不是固体分子的运动,也不是液体分子 布朗运动不是固体分子的运动 的运动,而是小颗粒的运动, 的运动,而是小颗粒的运动,是液体分子无规则运动 的反映. 的反映. 2.布朗运动中的颗粒很小,肉眼看不见, 2.布朗运动中的颗粒很小,肉眼看不见,需用显微 布朗运动中的颗粒很小 镜才能观察到. 镜才能观察到.
二、物体的内能
1.分子的平均动能: 1.分子的平均动能:物体内所有分子动能的平均值叫 分子的平均动能 分子的平均动能. _____是分子平均动能的标志 分子的平均动能. _____是分子平均动能的标志,温 温度 是分子平均动能的标志, 度越高,分子做热运动的平均动能越___. 度越高,分子做热运动的平均动能越___. 大 2.分子势能：由分子间的相互作用和相对位置决定的 2.分子势能： 分子势能 势能叫分子势能.分子势能的大小与物体的_____有 势能叫分子势能.分子势能的大小与物体的_____有 _____ 体积 关. 3.物体的内能： 3.物体的内能：物体中所有分子的热运动动能和分子 物体的内能 势能的总和叫物体的内能. 势能的总和叫物体的内能. 物体的内能跟物体的 _____和_____都有关系. _____和_____都有关系. 温度 体积 都有关系
第十一章 热
考点自清
一、分子动理论
学
第1课时 分子动理论 内能
1.物体是由大量分子组成的 1.物体是由大量分子组成的 (1)分子直径大小的数量级为 10-10 分子直径大小的数量级为_____ (1)分子直径大小的数量级为_____ m. 油膜法测分子直径:d=V/S,V是油滴体积,S是单分子 油膜法测分子直径: 是油滴体积, 油膜的面积. 油膜的面积. (2)一般分子质量的数量级为 一般分子质量的数量级为10 kg. (2)一般分子质量的数量级为10-26 kg. (3)阿伏加德罗常数 =6.02× 阿伏加德罗常数: (3)阿伏加德罗常数:NA=6.02×1023 mol-1,是联系 微观世界和宏观世界的桥梁. 微观世界和宏观世界的桥梁.
m 1.0 × 10 15 含分子数为 n = NA = × 6.02 × 10 23 个 M mol 1.2 × 10 2
= 5×1010 个
(2)将碳分子看成球体模型, (2)将碳分子看成球体模型,则有 将碳分子看成球体模型
V' 4 d 3 πd3 = π( ) = n 3 2 6
3 3
得d =
题型探究
题型1 题型1 微观量的估算 【例1】用放大600倍的显微镜观察布朗运动,估计放 用放大600倍的显微镜观察布朗运动, 600倍的显微镜观察布朗运动 大后的小颗粒( 大后的小颗粒(碳)体积为0.1×10-9 m3,碳的密度 体积为0.1× 0.1 为2.25×103 kg/m3,摩尔质量是1.2×10-2 kg/mol, 摩尔质量是1.2 1.2× kg/mol, 2.25× 阿伏加德罗常数为6.02× 阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol-1,则 6.02
6V ' = nπ
10 16 6× 216 m = 2.6 × 10 10 m 2 × 1010 × 3.14
三、温度和温标
1.温度 1.温度 温度在宏观上表示物体的_____程度;在微观上表示 体的_____程度; _____程度 冷热
分子的_________. 分子的_________. 平均动能 2.两种温标 2.两种温标 (1)比较摄氏温标和热力学温标: (1)比较摄氏温标和热力学温标:两种温标温度的零点 比较摄氏温标和热力学温标 不同,同一温度两种温标表示的数值_____,但它们表 不同,同一温度两种温标表示的数值_____,但它们表 _____, 不同 示的温度间隔是相同的,即每一度的大小_____, 示的温度间隔是相同的,即每一度的大小_____, 相同 Δt=ΔT. (2)关系: t+273.15 (2)关系:T=________ K. 关系
NA
2.对于气体分子, 2.对于气体分子, d = V0 的值并非气体分子的大 对于气体分子
3
小,而是两个相邻的气体分子之间的平均距离. 而是两个相邻的气体分子之间的平均距离.
热点二
布朗运动的理解
1.研究对象:悬浮在液体、气体中的小颗粒. 1.研究对象:悬浮在液体、气体中的小颗粒. 研究对象 2.特点: 永不停息; 无规则; 颗粒越小， 2.特点:①永不停息;②无规则;③颗粒越小，现象越 特点 明显; 温度越高,运动越激烈; 肉眼看不到. 明显;④温度越高,运动越激烈;⑤肉眼看不到.
Hale Waihona Puke Baidu 热点三
分子力与分子势能
1.分子间的相互作用力与分子间距离的关系 1.分子间的相互作用力与分子间距离的关系
分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小, 分子间的引力和斥力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. 随分子间距离的减小而增大.但总是斥力变化得较 快,如图1所示. 如图1所示.
图2
3.物体的内能和机械能的比较 3.物体的内能和机械能的比较 名 比 称
较 定义 物体内所有分子热运动 动能与分子势能之和 决定 由物体内部状态决定 量值 任何物体都有内能 测量 无法测量 本质 微观分子的运动和相互 作用的结果 物体的动能、 物体的动能、重力势能和 弹性势能的统称 跟宏观运动状态、参考系 跟宏观运动状态、 和零势能点的选取有关 可以为零 可以测量 宏观物体的运动和相互作 用的结果 内能 机械能
(1)该小碳粒含分子数约为多少个?(取一位有效数字) (1)该小碳粒含分子数约为多少个?(取一位有效数字) 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, (2)假设小碳粒中的分子是紧挨在一起的,试估算碳 假设小碳粒中的分子是紧挨在一起的 分子的直径. 分子的直径.
热点聚焦
热点一 微观量估算的基本方法 1.微观量 微观量: 1.微观量:分子体积 V0、分子直径 d、分子质量 m0. 宏观量: 2.宏观量:物体的体积 V、摩尔体积 Vm、物体的质 量 m、摩尔质量 M、物体的密度ρ. 3.关系 3.关系
M ρVm (1)分子的质量 分子的质量: (1)分子的质量: m0 = = . NA NA (2)分子的体积 分子的体积: (2)分子的体积: V0 = Vm = M . N A ρN A V m NA (3)物体所含的分子数 物体所含的分子数: (3)物体所含的分子数: n = N A = Vm ρVm m ρV NA = NA. 或n = M M