【物理】2018届二轮复习分子动理论、内能学案

【物理】2018届二轮复习分子动理论、内能学案

分子动理论　内能 ‎ [知 识 梳 理]‎ 知识点一、分子动理论的基本观点、阿伏加德罗常数 ‎1．物体是由大量分子组成的 ‎(1)分子很小：‎ ‎①直径数量级为10－‎10m。‎ ‎②质量数量级为10－26～10－‎27kg。‎ ‎(2)分子数目特别大：‎ 阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1。‎ ‎2．分子的热运动 ‎(1)扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象。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固体颗粒的永不停息地无规则运动。其特点是：‎ ‎①永不停息、无规则运动。‎ ‎②颗粒越小，运动越明显。‎ ‎③温度越高，运动越激烈。‎ 提示：①运动轨迹不确定，只能用不同时刻的位置连线确定微粒做无规则运动。‎ ‎②不能直接观察分子的无规则运动，而是用悬浮的固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的无规则运动。‎ ‎(3)热运动：物体分子永不停息地无规则运动，这种运动跟温度有关。‎ ‎3．分子间的相互作用力 ‎(1)引力和斥力同时存在，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，斥力比引力变化更快。‎ ‎(2)分子力的特点：‎ ‎①r＝r0时(r0的数量级为10－‎10m)，F引＝F斥，分子力F＝0；‎ ‎②rr0时，F引>F斥，分子力F表现为引力；‎ ‎④r>10r0时，F引、F斥迅速减为零，分子力F＝0。‎ ‎(3)分子力随分子间距离的变化图像如图1所示。‎ 图1‎ 知识点二、温度是分子平均动能的标志、内能 ‎1．温度 一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。‎ ‎2．两种温标 摄氏温标和热力学温标。‎ 关系：T＝t＋273.15 K。‎ ‎3．分子的动能 ‎(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。‎ ‎(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。‎ ‎(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。‎ ‎4．分子的势能 ‎(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：‎ 微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；‎ 宏观上——决定于体积和状态。‎ ‎5．物体的内能 ‎(1)等于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)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。‎ 思维深化 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)布朗运动是固体小颗粒中固体分子的运动。(　　)‎ ‎(2)分子间同时存在引力与斥力，分子力是二者合力的表现。(　　)‎ ‎(3)温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义。(　　)‎ ‎(4)任何物体都有内能。(　　)‎ ‎(5)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。(　　)‎ 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√‎ ‎[题 组 自 测]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 题组一　分子动理论 ‎1．清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠。这一物理过程中，水分子间的(　　)‎ A．引力消失，斥力增大 B．斥力消失，引力增大 C．引力、斥力都减小 D．引力、斥力都增大 解析　因为空气中水汽凝结成水珠时水分子间距离减小，再根据分子力与分子间距离的关系可知，当分子间距离减小时斥力、引力同时增大，所以只有D项正确。‎ 答案　D ‎2．关于布朗运动，以下说法正确的是(　　)‎ A．布朗运动就是液体分子的扩散现象 B．布朗运动就是固体小颗粒中分子的无规则运动，它说明分子永不停息地做无规则运动 C．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，它是液体分子无规则运动的反映 D．扫地时，在阳光照射下，看到尘埃飞舞，这是尘埃在做布朗运动 解析　布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，而不是固体分子的运动，但它是液体分子无规则热运动的反映，B项错误，C项正确；扩散现象是一种物质的分子进入另一种物质的过程，不是布朗运动，A项错误；能做布朗运动的颗粒非常小，用肉眼看不到，空中飞舞的尘埃颗粒要大得多，所以不是布朗运动，D项错误。‎ 答案　C ‎3．(多选)以下关于分子动理论的说法中正确的是(　　)‎ A．物质是由大量分子组成的 B．－‎2 ℃‎时水已经结为冰，部分水分子已经停止了热运动 C．分子势能随分子间距离的增大，可能先减小后增大 D．分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小 解析　物质是由大量分子组成的，A正确；分子是永不停息地做无规则运动的，B错误；在分子间距离增大时，如果先是分子斥力做正功，后是分子引力做负功，则分子势能是先减小后增大的，C正确；分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力变化得快，D正确。‎ 答案　ACD 题组二　物体的内能 ‎4．(多选)关于对内能的理解，下列说法正确的是(　　)‎ A．系统的内能是由系统的状态决定的 B．做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能 C．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 D．‎1 g ‎100 ℃‎水的内能小于‎1 g ‎100 ℃‎水蒸气的内能 解析　系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，A正确；做功和热传递都可以改变系统的内能，B错误；质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，C错误；在‎1 g ‎100 ℃‎的水变成‎100 ℃‎水蒸气的过程中，分子间距增大，要克服分子间的引力做功，分子势能增大，所以‎1 g ‎100 ℃‎水的内能小于‎1 g ‎100 ℃‎水蒸气的内能，D正确。‎ 答案　AD ‎5．相同质量的氧气和氦气，温度相同，下列说法正确的是(　　)‎ A．每个氧分子的动能都比氦分子的动能大 B．每个氦分子的速率都比氧分子的速率大 C．两种气体的分子平均动能一定相等 D．两种气体的分子平均速率一定相等 解析　温度是分子平均动能的标志，氧气和氦气的温度相同，其分子的平均动能相同，但分子的运动速率有的大，有的小，各个分子的动能并不相同，A、B错误，C正确；两种气体的分子质量不同，则平均速率不同，D错误。‎ 答案　C ‎6．(多选)如图2所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是________(填正确答案标号)。‎ 图2‎ A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10－‎‎10 m B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10－‎‎10 m C．若两个分子间距离增大，则分子势能也增大 D．由分子动理论可知：温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相同 E．质量和温度都相同的氢气和氧气(视为理想气体)，氢气的内能大 解析　由分子间相互作用力关系可知，当分子间距离小于r0时，表现为斥力，分子间距离大于r0时，表现为引力，因此选项A错误，B正确；当分子间距离小于r0时，分子间距离增大，分子间作用力做正功，分子势能减小，当分子间距离大于r0时，分子间距离增大，分子间作用力做负功，分子势能增大，选项C错误；由分子动理论可知，选项D正确；由理想气体状态方程可知，选项E正确。‎ 答案　BDE 考点一　微观量的估算　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．微观量 分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。‎ ‎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 ‎(1)分子的质量：m0＝＝。‎ ‎(2)分子的体积：V0＝＝。‎ ‎(3)物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA。‎ ‎4．分子的两种模型 ‎(1)球体模型直径d＝。(常用于固体和液体)‎ ‎(2)立方体模型边长d＝。(常用于气体)‎ 对于气体分子，d＝的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离。‎ ‎【例1】　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)‎ ‎(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。‎ 解析　(1)水的摩尔体积为V0＝＝ m3/mol＝1.8×10－‎5 m3‎/mol，水分子数：N＝＝个≈3×1025个。‎ ‎(2)建立水分子的球体模型有＝πd3，可得水分子直径：‎ d＝ ＝ m＝4×10－‎10m。‎ 答案　(1)3×1025个　(2)4×10－‎‎10 m ‎【变式训练】‎ ‎1．(多选)若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，NA表示阿伏加德罗常数，m0、V0分别表示每个水分子的质量和体积，下面关系正确的有(　　)‎ A．NA＝ B．ρ＝ C．ρ< D．m0＝ 解析　由于μ＝ρV，则NA＝＝，变形得m0＝，故A、D正确；由于分子之间有空隙，所以NAV0r0时，分子力为引力，若r增大，分子力做负功，分子势能增加。‎ ‎(2)当rr0时，F为引力。分子势能Ep的特点是：r＝r0时，Ep最小。因此只有B项正确。‎ 答案　B 考点三　物体的内能 ‎1．物体的内能与机械能的比较 名称 比较　‎ 内能 机械能 定义 物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和 物体的动能、重力势能和弹性势能的统称 决定因素 与物体的温度、体积、物态和分子数有关 跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关 量值 任何物体都有内能 可以为零 测量 无法测量 可测量 本质 微观分子的运动和相互作用的结果 宏观物体的运动和相互作用的结果 运动形式 热运动 机械运动 联系 在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒 ‎2.内能和热量的比较 内能 热量 区别 是状态量，状态确定系统的内能随之确定。一个物体在不同的形态下有不同的内能 是过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量 联系 在只有热传递改变物体内能的情况下，物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量 ‎【例3】　下列说法中正确的是(　　)‎ A．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大 ‎ B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 ‎ C．物体温度降低，其内能一定增大 ‎ D．物体温度不变，其内能一定不变 解析　温度是物体分子平均动能的标志，故A错，B对；内能大小由物质的量、温度及体积共同决定，故C、D错。‎ 答案　B ‎【变式训练】‎ ‎3．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．对于一定量的理想气体，若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变 B．一定质量‎0 ℃‎水的分子势能比同质量‎0 ℃‎冰的分子势能小 C．物体吸收热量后，内能一定增加 D．把物体缓慢举高时，物体的机械能增加，内能不变 解析　一定质量的理想气体的内能仅决定于气体的温度，若气体的压强和体积都不变，则其温度也不变，故内能不变，选项A正确；一定质量‎0 ℃‎水放出热量凝固成‎0 ℃‎的冰，所以一定质量‎0 ℃‎水的分子势能比同质量‎0 ℃‎冰的分子势能大，选项B错误；物体吸收热量后，若对外做功，内能不一定增加，选项C错误；缓慢举高物体，物体的重力势能增加，机械能增加，物体的体积、温度、质量不变，内能不变，选项D正确。‎ 答案　AD ‎ ‎