物理第12章 熱學(xué) 第1講 分子動(dòng)理論 內(nèi)能 新人教版

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1、熱學(xué)熱學(xué)第 十二 章考 試 說(shuō) 明主題內(nèi)容要求說(shuō)明要點(diǎn)解讀分子動(dòng)理論與統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)要求能正確理解氣體的分子模型、分子熱運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、宏觀表現(xiàn)、分子間相互作用力隨距離的變化及分子勢(shì)能，在選擇題中經(jīng)?？疾椴祭蔬\(yùn)動(dòng)。阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量與微觀物理量的橋梁，能將阿伏加德羅常數(shù)、分子質(zhì)量、分子大小與物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量、摩爾體積、密度等聯(lián)系起來(lái)，會(huì)計(jì)算相關(guān)量。主題內(nèi)容要求說(shuō)明要點(diǎn)解讀分子動(dòng)理論與統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)氣體分子運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布常體現(xiàn)在考查理想氣體壓強(qiáng)成因的微觀解釋。明確分子速率分布是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，溫度升高分子平均運(yùn)動(dòng)速率增大，并不是每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都增大

2、，每個(gè)分子的速率是動(dòng)態(tài)的、不確定的。知道氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生是氣體分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的；理解壓強(qiáng)大小在微觀上與單位體積內(nèi)的分子數(shù)及分子速率有關(guān)。溫度、內(nèi)能能正確理解溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志；物體內(nèi)能概念的理解，內(nèi)能大小與哪些因素有關(guān)，宏觀上與物體的溫度、體積、物質(zhì)的量有關(guān)，微觀上與分子的動(dòng)能、分子勢(shì)能、分子數(shù)有關(guān)；考查氣體內(nèi)能的改變經(jīng)常與熱力學(xué)第一定律相聯(lián)系，綜合考查做功、吸、放熱及內(nèi)能變化。一般以選擇題的形式考查。主題內(nèi)容要求說(shuō)明要點(diǎn)解讀固體、液體與氣體固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體知道晶體和非晶體的區(qū)別在于是否有固定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)；知道晶體和多晶體的區(qū)別在于是否有規(guī)則的形狀和各向異性。一般

3、以選擇題的形式考查。液晶的微觀結(jié)構(gòu)知道液晶具有液體的流動(dòng)性和晶體的各向異性，了解液晶在技術(shù)上的一些典型應(yīng)用。一般在選擇題中的某個(gè)選項(xiàng)考查。液體的表面張力現(xiàn)象知道液體表面張力的成因及常見(jiàn)現(xiàn)象。一般在選擇題中的某個(gè)選項(xiàng)考查。主題內(nèi)容要求說(shuō)明要點(diǎn)解讀固體、液體與氣體氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合考查，難度較大，屬高考的必考內(nèi)容。1.理解氣體等溫、等容、等壓變化的規(guī)律、表達(dá)式及含義，會(huì)推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程，并能熟練應(yīng)用。2.重點(diǎn)：能夠確定研究對(duì)象的初、末狀態(tài)的狀態(tài)參量及研究對(duì)象經(jīng)過(guò)的變化過(guò)程，準(zhǔn)確選擇氣體實(shí)驗(yàn)定律。3.難點(diǎn)：與力學(xué)內(nèi)容相聯(lián)系，確定氣體壓強(qiáng)；對(duì)兩部分氣體相聯(lián)系的問(wèn)題確定兩者間的等量關(guān)系，尋找隱含的條件

4、。4.熱點(diǎn)：兩部分氣體相聯(lián)系的具有多過(guò)程的問(wèn)題。主題內(nèi)容要求 說(shuō)明要點(diǎn)解讀固體、液體與氣體理想氣體一般以理想氣體為背景考查壓強(qiáng)的微觀解釋、做功、內(nèi)能變化與吸、放熱情況。知道理想氣體分子間作用力忽略不計(jì)，內(nèi)能與體積無(wú)關(guān)。飽和蒸氣、未飽和蒸氣、飽和蒸氣壓知道飽和蒸氣是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，飽和蒸氣、未飽和蒸氣的特點(diǎn)，對(duì)蒸發(fā)的影響。知道什么是飽和蒸氣壓，飽和蒸氣壓隨溫度的變化。相對(duì)濕度知道相對(duì)濕度的含義，溫度變化對(duì)相對(duì)濕度的影響，解釋相關(guān)現(xiàn)象。主題內(nèi)容要求說(shuō)明要點(diǎn)解讀熱力學(xué)定律與能量守恒熱力學(xué)第一定律直接考查，難度不大，屬于高考的高頻考點(diǎn)。能結(jié)合理想氣體的狀態(tài)變化或者氣體狀態(tài)變化的圖象在選擇題中定性判斷

5、內(nèi)能、熱量、做功情況。理解熱力學(xué)第一定律表達(dá)式，明確溫度升高、內(nèi)能增大、體積增大、對(duì)外做功，從而確定吸、放熱情況。能量定恒定律能分析能量轉(zhuǎn)化方向，理解熱力學(xué)第一定律。熱力學(xué)第二定律直接考查或細(xì)節(jié)考查，難度較低。在近幾年全國(guó)課標(biāo)卷中考的較少。知道能量轉(zhuǎn)化的方向性和自然過(guò)程的不可逆性。主題內(nèi)容要求說(shuō)明要點(diǎn)解讀實(shí)驗(yàn)用油膜法估測(cè)分子的大小要求會(huì)正確使用溫度計(jì)知道油膜法測(cè)分子直徑的方法和步驟，會(huì)計(jì)算一滴溶液中所含的純油酸的體積，會(huì)估算油膜的面積。第第1講分子動(dòng)理論內(nèi)能講分子動(dòng)理論內(nèi)能1 1知 識(shí) 梳 理 自 測(cè)知 識(shí) 梳 理 自 測(cè)2 2核 心 考 點(diǎn) 突 破核 心 考 點(diǎn) 突 破3 32 2 年 高

6、考 模 擬年 高 考 模 擬知識(shí)梳理自測(cè)知識(shí)梳理自測(cè) 1物體是由大量分子組成的(1)分子很?。褐睆綌?shù)量級(jí)為_(kāi)m。質(zhì)量數(shù)量級(jí)為_(kāi)kg。(2)分子數(shù)目特別大：阿伏加德羅常數(shù)NA_mol1。分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)1010 10261027 6.021023 2分子的熱運(yùn)動(dòng)(1)擴(kuò)散現(xiàn)象：由于分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象。溫度越_，擴(kuò)散越快。(2)布朗運(yùn)動(dòng)：在顯微鏡下看到的懸浮在液體中的_的永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)。其特點(diǎn)是：永不停息，_運(yùn)動(dòng)。顆粒越小，運(yùn)動(dòng)越_。溫度越高，運(yùn)動(dòng)越_。高高固體顆粒固體顆粒 無(wú)規(guī)則無(wú)規(guī)則 明顯明顯 激烈激烈 3分子間的相互作用力(1)分子間同時(shí)存在相互作用的_。實(shí)際表現(xiàn)

7、出的分子力是_的合力。(2)如圖所示引力和斥力引力和斥力 引力和斥力引力和斥力 說(shuō)明：隨r的減小，f引、f斥都增大，f斥增加得快。引力和斥力都隨分子間距離的減小而_；隨分子間距離的增大而_；斥力比引力變化快。增大增大 減小減小 (3)分子力F與分子間距離r的關(guān)系(r0的數(shù)量級(jí)為1010m)。1溫度：兩個(gè)系統(tǒng)處于_時(shí)，它們必定具有某個(gè)共同的熱學(xué)性質(zhì)，把表征這一“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量叫作溫度。一切達(dá)到熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)都具有_的溫度。溫度標(biāo)志著物體內(nèi)部大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的_。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志、內(nèi)能 熱平衡熱平衡 相同相同 劇烈程度劇烈程度 2攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)：?jiǎn)挝灰?guī)定關(guān)系攝氏溫標(biāo)(t

8、)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)是_，水的_是100Tt273.15KTt熱力學(xué)溫標(biāo)(T)K零下_即為0K0 沸點(diǎn)沸點(diǎn) 273.15 3分子的動(dòng)能：(1)分子動(dòng)能是_所具有的動(dòng)能。(2)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能的平均值，_是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。(3)分子熱運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的_。分子熱運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng) 溫度溫度 總和總和 4分子的勢(shì)能：(1)意義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的_決定的能。(2)分子勢(shì)能的決定因素：微觀上決定于_和分子排列情況；取r處為零勢(shì)能處，分子勢(shì)能Ep與分子間距離r的關(guān)系如圖所示，當(dāng)rr0時(shí)分子勢(shì)能最小。宏觀上決定于

9、_的狀態(tài)。相對(duì)位置相對(duì)位置 分子間的距離分子間的距離 體積體積 5物體的內(nèi)能：(1)等于物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)_和_的總和，是狀態(tài)量。對(duì)于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的_和_決定。(2)改變物體內(nèi)能有兩種方式：_和_。動(dòng)能動(dòng)能 分子勢(shì)能分子勢(shì)能 溫度溫度 體積體積 做功做功 熱傳遞熱傳遞 用油膜法估測(cè)分子大小 單分子油膜單分子油膜 2實(shí)驗(yàn)器材：盛水淺盤、滴管(或注射器)、試劑瓶、_、玻璃板、痱子粉(或細(xì)石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆。坐標(biāo)紙坐標(biāo)紙 3實(shí)驗(yàn)步驟：(1)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成200mL的_。(2)往邊長(zhǎng)為3040cm的淺盤中倒入約2cm深的水，然后將痱子粉(

10、或細(xì)石膏粉)_地撒在水面上。(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使這些溶液的體積恰好為1mL算出每滴油酸酒精溶液的體積V0_mL。(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開(kāi)，形成_。油酸酒精溶液油酸酒精溶液 均勻均勻 單分子油膜單分子油膜 穩(wěn)定穩(wěn)定 玻璃板玻璃板 思維診斷：(1)布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒中固體分子的運(yùn)動(dòng)。()(2)分子間同時(shí)存在引力與斥力，分子力是二者合力的表現(xiàn)。()(3)溫度、分子動(dòng)能、分子勢(shì)能或內(nèi)能只對(duì)大量分子才有意義。()(4)任何物體都有內(nèi)能。()(5)當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大

11、。()ACD 解析溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越激烈，所以擴(kuò)散進(jìn)行得越快，A正確；擴(kuò)散現(xiàn)象沒(méi)有產(chǎn)生新的物質(zhì)，是物理現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的分子遷移現(xiàn)象，可以在固體、液體、氣體中發(fā)生，擴(kuò)散速度與溫度和物質(zhì)的種類有關(guān)，C、D正確；液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體分子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，E錯(cuò)誤。ABD 解析布朗運(yùn)動(dòng)是固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，牛頓運(yùn)動(dòng)定律仍然適用，A錯(cuò)誤；布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體分子對(duì)懸浮微粒撞擊作用不平衡引起的，是液體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映，B錯(cuò)誤，C正確；布朗運(yùn)動(dòng)的激烈程度跟溫度有關(guān)，但是布朗運(yùn)動(dòng)是固體顆粒的運(yùn)動(dòng)，不能叫熱運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。B 解析分子間的引力、斥力和合力隨分子間距離的變化

12、如圖所示。若分子間的距離增大，則分子間的引力和斥力均減小，A錯(cuò)誤；若分子間的距離減小，則分子間的引力和斥力均增大，B正確；若分子間的距離從大于r0的適當(dāng)位置減小，則分子間引力和斥力的合力將減小，C錯(cuò)誤；若分子間的距離從r0的位置增大，則開(kāi)始一段距離內(nèi)分子間引力和斥力的合力將增大，D錯(cuò)誤。核心考點(diǎn)突破核心考點(diǎn)突破微觀量的估算 2宏觀量與微觀量的轉(zhuǎn)換橋梁 作為宏觀量的摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、密度與作為微觀量的分子直徑d、分子質(zhì)量m、每個(gè)分子的體積V0都可通過(guò)阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系起來(lái)。如下所示。答案：1.691026類題演練類題演練 1 D 布朗運(yùn)動(dòng)與分子的熱運(yùn)動(dòng) 布朗運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)主體固

13、體小顆粒分子區(qū)別是比分子大得多的分子團(tuán)體組成的固體小顆粒的運(yùn)動(dòng)，較大的顆粒不做布朗運(yùn)動(dòng)，但它本身的以及周圍的分子仍在做熱運(yùn)動(dòng)分子不論大小都在做熱運(yùn)動(dòng)，分子熱運(yùn)動(dòng)不能通過(guò)光學(xué)顯微鏡直接觀察到聯(lián)系布朗運(yùn)動(dòng)是由于固體小顆粒受到周圍分子做熱運(yùn)動(dòng)的撞擊力而引起的，它是分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的反映 特別提醒：區(qū)別布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)布朗運(yùn)動(dòng)并不是分子的熱運(yùn)動(dòng)。(2)布朗運(yùn)動(dòng)可通過(guò)顯微鏡觀察，分子熱運(yùn)動(dòng)不能用顯微鏡直接觀察。APM2.5的尺寸與空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級(jí)相當(dāng)BPM2.5在空氣中的運(yùn)動(dòng)屬于分子熱運(yùn)動(dòng)CPM2.5的運(yùn)動(dòng)軌跡是由大量空氣分子對(duì)PM2.5無(wú)規(guī)則碰撞的不平衡和氣流的運(yùn)動(dòng)決

14、定的CDE D倡導(dǎo)低碳生活，減少煤和石油等燃料的使用，能有效減小PM2.5在空氣中的濃度 EPM2.5必然有內(nèi)能 解析PM2.5的尺寸大于空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級(jí)，A錯(cuò)誤；PM2.5在空氣中的運(yùn)動(dòng)是固體顆粒分子團(tuán)的運(yùn)動(dòng)，不是分子的熱運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；PM2.5的運(yùn)動(dòng)軌跡是由大量空氣分子對(duì)其無(wú)規(guī)則碰撞的不平衡和氣流的運(yùn)動(dòng)決定的，C正確；倡導(dǎo)低碳生活，減少煤和石油等燃料的使用，能有效減小PM2.5在空氣中的濃度，D正確；組成物質(zhì)的所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和統(tǒng)稱為物體的內(nèi)能，由于分子永不停息的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以一切物體都有內(nèi)能，E正確。類題演練類題演練 2 AC 解析如果讓鹽水溫度升高，分子

15、運(yùn)動(dòng)更劇烈，則鹽進(jìn)入鴨蛋的速度就會(huì)加快，A正確；鴨蛋的腌制過(guò)程中鹽會(huì)進(jìn)入蛋里是由于分子之間有間隙，以及分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是因?yàn)榉肿又g有引力，B錯(cuò)誤；分子運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，有鹽分子進(jìn)入鴨蛋內(nèi)，同樣會(huì)有鹽分子從鴨蛋里面出來(lái)，C正確；布朗運(yùn)動(dòng)本身不是分子的運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。1分子力、分子勢(shì)能與分子間距的關(guān)系 取r處為零勢(shì)能處。(1)當(dāng)rr0時(shí)，分子力為引力，當(dāng)r增大時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加。(2)當(dāng)rr0時(shí)，分子力為斥力，當(dāng)r減小時(shí)，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加。(3)當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小。分子力、分子勢(shì)能與物體的內(nèi)能 2對(duì)內(nèi)能概念的進(jìn)一步說(shuō)明(1)內(nèi)能是對(duì)物體的大量分子而言的，不存在某

16、個(gè)分子內(nèi)能的說(shuō)法。(2)決定內(nèi)能大小的因素為溫度、體積、分子數(shù)，還與物態(tài)有關(guān)系。(3)通過(guò)做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。3內(nèi)能和熱量的比較內(nèi)能熱量區(qū)別是狀態(tài)量，狀態(tài)確定系統(tǒng)的內(nèi)能隨之確定。一個(gè)物體在不同的狀態(tài)下有不同的內(nèi)能是過(guò)程量，它表示由于熱傳遞而引起的內(nèi)能變化過(guò)程中轉(zhuǎn)移的能量聯(lián)系在只有熱傳遞改變物體內(nèi)能的情況下，物體內(nèi)能的改變量在數(shù)值上等于物體吸收或放出的熱量ACD 解析分子間的引力和斥力同時(shí)存在，分子力是引力和斥力的合力，A正確；分子間距減小，分子間的引力和斥力同時(shí)增大，B錯(cuò)誤；分子力為零時(shí)，引力和斥力平衡，此后不管分子間距增加還是減小，都在克服分子力做功，分子勢(shì)能會(huì)增大，故在平衡位置

17、處分子勢(shì)能最小，C正確；當(dāng)分子間距大于平衡間距時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，隨著距離的減小，分子力先增大，后減小，在平衡位置處為零；而小于平衡間距時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著距離的減小，分子力會(huì)增大；整個(gè)過(guò)程分子力先做正功后做負(fù)功，分子勢(shì)能先減小后增大，D正確，E錯(cuò)誤。類題演練類題演練 3 ABD 解析氫氣和氧氣的摩爾質(zhì)量不同，所以相同體積、相同質(zhì)量和相同溫度的氫氣和氧氣的分子數(shù)不相同，溫度相同，故分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能相同，故體積、質(zhì)量、溫度相同的氫氣和氧氣具有的總分子動(dòng)能不相等，即內(nèi)能不相等，A正確；冰熔化為水要吸收熱量，故相同質(zhì)量的0的水的分子勢(shì)能比0的冰的分子勢(shì)能大，B正確；物體吸收熱量后，可能對(duì)

18、外做功，內(nèi)能不一定增加，C錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的100的水吸收熱量后變成100的水蒸氣，由于體積膨脹對(duì)外做功，故吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，D正確；做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，在改變內(nèi)能上是等價(jià)的，E錯(cuò)誤。類題演練類題演練 4 ACE 解析在Fr圖象中，隨著距離的增大，斥力比引力變化得快，所以ab為引力曲線，cd為斥力曲線，故A正確，B錯(cuò)誤；由Fr圖象可知，兩分子間的距離增大，分子間的斥力減小得比引力更快，故C正確；若rr0，則分子間的引力和斥力大小相等，方向相反，并非沒(méi)有引力和斥力，故D錯(cuò)誤；當(dāng)分子間距從r0開(kāi)始增大時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，則分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，故E正確。實(shí)驗(yàn)：用油膜法估

19、測(cè)分子的大小 (1)這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為_(kāi)模型，讓油酸盡可能地在水面上散開(kāi)，則形成的油膜可視為_(kāi)油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的_。圖中油酸膜的面積為_(kāi)m2；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積是_m3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是_m。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在距水面約2cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到，油膜的面積會(huì)先擴(kuò)張后又收縮了一些，這是為什么呢？請(qǐng)寫(xiě)出你分析的原因：_ _。球體球體 單分子單分子 直徑直徑 4.4102 1.21011 2.71010 主要有兩個(gè)原因：主要有兩個(gè)原因：水面受到落下油滴的沖擊，水面受到落下油滴的沖擊，先陷下后又恢復(fù)水平，因此油膜的面積擴(kuò)張；先陷下后又恢復(fù)水平，因此油膜的面積擴(kuò)張；油酸酒精溶液中的酒精揮油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮發(fā)，使液面收縮類題演練類題演練 5 BCE