【物理】2019届一轮复习人教版分子动理论、气体学案

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【物理】2019届一轮复习人教版分子动理论、气体学案

年 级 高三 ‎ ‎ 物理 版 本 鲁教版 内容标题 高三第一轮复习:分子动理论、气体 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容:‎ 分子动理论、气体 本章的知识点:‎ ‎(一)分子动理论 ‎1、分子动理论的基本观点 ‎(1)物体是由大量分子组成 ‎①单分子油膜法测量分子直径 用单分子油膜法粗测油分子直径的步骤。‎ 测出一滴油的体积V;将油滴滴在水面上形成单分子油膜;测出油膜的面积S;算出油膜的厚度,即为油分子的直径d=。‎ ‎②阿伏加德罗常数 阿伏加德罗常数的测量值NA=6.02×1023mol-1。阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。此处所指微观物理量为:分子体积υ、分子的直径d、分子的质量m。宏观物理量为:物体的体积V、摩尔体积Vm、物质的质量M、摩尔质量Mm、物质的密度ρ。‎ 计算分子的质量: ‎ 计算(固体、液体)分子的体积(或气体分子所占的空间):‎ 计算物质所含的分子数:‎ ‎③分子大小的计算 对于固体和液体,分子的直径d=‎ 对于气体,分子间的平均距离d=‎ ‎(2)分子永不停息地做无规则运动——布朗运动 分子永不停息作无规则热运动的实验事实:扩散现象和布朗运动。扩散现象在说明分子都在不停地运动着的同时,还说明了分子之间有空隙。布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,它间接地反映了液体分子的无规则运动。液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。影响布朗运动激烈程度的因素:小颗粒的大小和液体的温度。能做明显的布朗运动的小颗粒都是很小的,一般数量级在10‎-6m,这种小颗粒肉眼是看不见的,必须借助于显微镜。‎ ‎(3)分子间存在着相互作用力 分子间的引力和斥力同时存在,实际表现出来的分子力是它们的合力。‎ 分子间的引力和斥力都随分子间的距离r的增大而减小,随分子间的距离r的减小而增大,但斥力的变化比引力快。‎ 当r=r0时,F引=F斥,对外表现的分子力为0。其中r0为分子直径的数量级,约为10‎-10m。‎ ‎ 当rr0时,F引>F斥,对外表现的分子力F为引力。‎ ‎  当r>10r0时,可认为分子力F为0。‎ ‎2、气体分子运动与压强 ‎①麦克斯韦速率分布规律:中间多,两头少 ‎②气体压强的微观解释:容器中的气体分子在高速无规则运动时,容器壁受到分子的撞击更加剧烈。每个分子撞击容器壁产生的力是短暂的、不连续的,但容器壁受到大量分子频繁的撞击,就会受到一个稳定的压力,从而产生压强。气体分子的运动是无规则的,气体分子向各个方向运动的概率相同,对每个容器壁的撞击效果也相同,因此气体内部压强处处相等。气体温度升高时,高速率的气体分子数增多,整体上分子运动更加剧烈,分子使容器壁受到的撞击更加频繁,导致气体的压强增大。‎ ‎3、温度与内能 ‎①、分子的平均动能:温度是分子平均动能的标志。物体的温度越高,分子热运动越激烈,分子的平均动能就越大。‎ ‎②、分子的势能:从宏观上看:分子的势能跟物体的体积有关。从微观上看:分子势能跟分子间的距离有关。‎ ‎③、物体的内能:从宏观上看:物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定。‎ ‎ 从微观上看:物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。‎ 内能只与(给定)物体的温度和体积有关,与物体的运动速度以及相对位置无关。‎ ‎(二)气体:‎ ‎1、气体实验定律及其微观解释 ‎①玻意耳定律(pv=c)‎ 气体的质量和温度一定,即分子总数和分子平均速率一定。气体的体积减小 倍,为原来体积的1/ ,气体分子的密度就增大为原来的 倍,气体分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数就增大 倍,气体压强也就增大 倍。气体体积增大时,情况恰好相反。可见,气体压强与体积成反比。‎ ‎②查理定律(p/t=c)‎ 气体的质量和体积一定,即分子总数和单位体积气体分子个数,即密度一定,温度升高,由压强的微观解释可知压强增大 ‎ ③盖·吕萨克定律(v/t=c)气体的质量、压强一定,为使气体压强保持不变,则体积增大,当v↑→n↓→n/δt·δs↓→p↓趋势,当体积增大到一定程度时,这两种倾向相互抵消,压强保持不变,使压强保持不变,则体积应减小。v↓→n↑→n/δt·δs↑→p↑趋势,当体积减小一定程度时,这两种倾向相互抵消,压强保持不变 ‎2、饱和汽与湿度 ‎(1)饱和汽 确切地理解“动态平衡”是掌握饱和汽的关键.密闭容器中同时存在着蒸发和液化两种过程.蒸发的快慢受液体温度的制约,液化的快慢受液面上汽的密度的制约.当每单位时间内从液体里逸出的分子数等于回到液体里的分子数、液面上方的汽的密度不再改变时,汽和液体之间就达到了“动态平衡”.设单位时间内从液体逸出的分子数平均为n;单位时间内返回液体的分子数平均为n′.当n′=n时,汽液两相平衡,容器内液面位置不变;当n′<n时,液体继续蒸发,液面下降,汽密度增大,此时汽是未饱和状态;当n′>n时,汽体液化,液增加.从“动”的角度去认识一个现象。‎ 体会(i)对某种物质的饱和汽来说,对应一定的温度,它有一定的密度,也就是有一定的压强.(ii)在同一温度时,某物质的饱和汽的密度大于未饱和汽的密度.在密闭容器内,通常饱和汽是汽液共存的,而未饱和汽只以汽态单独存在.(iii)对于某种物质来说,它的饱和汽压是随着温度的升高因双重原因而增大(温度升高时,饱和汽密度增大,分子平均速率也增大,压强由于这双重原因而增大).(iv)饱和汽压跟体积无关(因为它有液体作后备).(v)不同种类的液体,其饱和汽压也有所不同,像乙醚,分子间内聚力小,容易蒸发,达到动态平衡时液面上的饱和汽密度较大,饱和汽压较大.‎ ‎(2)湿度 ‎①空气的干湿程度可用空气里含有水汽的密度来表示,让一定量的空气通过一段贮有吸收水汽的物质(如氯化钙)的管子,让该物质吸收水汽,由其前后质量差可知空气中含有的水汽密度.②、直接测定空气中的水汽密度比较麻烦,改用水汽的压强来表示干湿程度.由此引入绝对湿度.③、需要了解空气中的水汽离饱和状态的远近,引入相对湿度.④、直接测定空气中水汽的压强也是比较困难的,引入露点.⑤、介绍毛发湿度计和干湿泡湿度计. ‎ ‎【典型例题】‎ ‎(一)物体是由大量分子组成的 例题1. 将‎1cm3的油酸溶于酒精,制成‎200cm3的油酸酒精溶液。已知‎1cm3有50滴,现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上,随着酒精溶于水,油酸在水面上形成一单分子层,已测出这一薄层的面积为‎0.2m2‎,由此可测出油酸分子的直径为 。‎ 解析:设‎1cm3溶液的滴数为N,则1滴油酸酒精溶液的体积为υ=cm3。‎ 由于取用的油酸酒精溶液的浓度为=0.5 ,故1滴溶液中油酸的体积为v0=υ×0.5 =×0.5 ×10‎-6m3‎。‎ 已知油酸薄层的面积为S=‎0.2m2‎,所以油酸分子的直径为 d===×0.5 ×10-6=×0.5 ×10‎-6m=5×10‎‎-10m 例题2. 已知水的密度ρ=1.0×103 g /m3,水的摩尔质量M=1.8×10-2 g /mol。‎ 求:(1)‎1g水中含有多少水分子?‎ ‎ (2)水分子的质量是多少?‎ ‎ (3)估算水分子的直径。(保留两位有效数字)‎ 解析:(1)N=NA=×6.02×1023=3.3×1022个 ‎ ‎(2)m’== g=3.0×10-26 g ‎(3)∵υ==πd3 ‎ ‎∴d==m=3.9×10‎‎-10m ‎(二)分子永不停息地做无规则运动——布朗运动 例题3. 下面两种关于布朗运动的说法都是错误的,分析它们各错在哪里。‎ ‎(1)大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬,这就是布朗运动;‎ ‎(2)布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的,固体小颗粒的体积越大,液体分子对它的撞击越多,布朗运动就越显著。‎ 解析:(1)能在液体或气体中布朗运动的微粒都是很小的,一般数量级在10‎-6m,这种微粒肉眼是看不到的,必须借助于显微镜。风天看到的尘土都是较大的颗粒,它们的运动不能称为布朗运动,它们的运动基本属于在气流的作用下的定向移动,而布朗运动是无规则运动。‎ ‎(2)布朗运动的确是由于液体(或气体)分子对固体小颗粒的碰撞引起的,但只有在固体小颗粒很小时,各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡才引起它做布朗运动。‎ ‎(三)分子间存在着相互作用力 例题4. 两个分子从相距较远(分子力可忽略)开始靠近,直到不能再靠近的过程中(BCD)‎ A. 分子力先做负功后做正功 B. 分子力先做正功后做负功 C. 分子间的引力和斥力都增大 D. 两分子从r0处再靠近,斥力比引力增加得快 解析:分子力先是引力后是斥力,所以分子力先做正功或做负功。r减小时,分子间的引力和斥力都增大,但斥力比引力增大得快。‎ ‎(四)气体的等温变化 例题5. 下列过程可能发生的是( )‎ A、气体的温度变化,但压强、体积保持不变 B、气体的温度、压强保持不变,而体积发生变化 C、气体的温度保持不变,而压强、体积发生变化 D、气体的温度、压强、体积都发生变化 答案:C、D 例题6. 一定质量的气体发生等温变化时,若体积增大为原来的n倍,则压强变为原来的__________倍。‎ A、2n B、n C、1/n D、2/n 答案:C ‎ 例题7. 在温度均匀的水池中,有一空气泡从池底缓缓地向上浮起,在其上浮的过程中,泡内气体(可看成理想气体)( )‎ A、内能减少,放出热量 B、内能增加,吸收热量 C、对外做功,同时吸热,内能不变 D、对外做的功等于吸收的热量 答案:C、D 例题8. 如图1所示,一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程,A、C两点在同一条双曲线上,则此变化过程中( )‎ A、从A到B的过程温度升高 B、从B到C的过程温度升高 C、从A到C的过程温度先降低再升高 D、A、C两点的温度相等 答案:A、D ‎(五)气体的等容变化 例题9、下面图中描述一定质量的气体做等容变化的过程的图线是( )‎ ‎ 答案:C、D 例题10. 一个密闭的钢管内装有空气,在温度为‎20℃‎时,压强为1atm,若温度上升到‎80℃‎,管内空气的压强为( )‎ A、4atm B、1atm/‎4 C、1.2atm D、5atm/6‎ 答案:C ‎6、等压变化 例题11. 一定质量的理想气体在等压变化中体积增大了1/2,若气体原来温度为‎27℃‎,则温度的变化是( )‎ A、升高450 B、升高了‎150℃‎ C、升高了‎40.5℃‎ D、升高了‎450℃‎ 答案:B 例题12. 如图2所示,是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V—T图象,由图象可知( )‎ A、PA>PB B、PC<PB C、PA>PC D、PC>PB 答案:D
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