物理第十三章 熱學 第1節(jié) 分子動理論 內(nèi)能 新人教版

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1、選考內(nèi)容第十三章熱學(選修3-3)-3-4-第1節(jié)分子動理論內(nèi)能-6-一、分子動理論的基本觀點和實驗依據(jù)、阿伏加德羅常數(shù) -7-二、溫度是分子平均動能的標志內(nèi)能1.溫度一切達到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的 溫度。2.兩種溫標攝氏溫標和熱力學溫標。關系:T=t+273.15K。3.分子的動能(1)分子動能是 分子熱運動所具有的動能;(2)分子熱運動的平均動能是所有分子熱運動的動能的平均值, 溫度是分子熱運動的平均動能的標志;(3)分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的 總和。-8-4.分子的勢能(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 相對位置決定的能。(2)分子勢能的決

2、定因素微觀上:決定于 分子間距離和分子排列情況;宏觀上:決定于 體積和狀態(tài)。5.物體的內(nèi)能(1)概念理解:物體中所有分子的熱運動 分子動能與 分子勢能的總和,是狀態(tài)量;(2)決定因素:對于給定的物體,其內(nèi)能大小由物體的 溫度和 體積決定,即由物體內(nèi)部狀態(tài)決定;(3)影響因素:物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運動速度大小 無關。-9-(4)改變內(nèi)能的方式-10-命題點一命題點二命題點三微觀量的估算微觀量的估算1.兩種分子模型物質有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種情況,不同物態(tài)下應將分子看成不同的模型。(1)固體、液體分子一個一個緊密排列,可將分子看成球形或立方體形,如圖所示,分子間距等于小球的直徑或立方體的棱長

3、,所以球體分子模型立方體分子模型氣體分子模型-11-命題點一命題點二命題點三(2)氣體分子不是一個一個緊密排列的,它們之間的距離很大,所以氣體分子的大小不等于分子所占有的平均空間,如圖所示,此時每個分子占有的空間視為棱長為d的立方體,所以d=。提醒:對于氣體,利用d=得到的不是分子直徑,而是氣體分子間的平均距離。2.微觀量與宏觀量間的關系微觀量:分子體積V0、分子直徑d、分子質量m0。宏觀量:物體的體積V、摩爾體積Vm、物體的質量m、摩爾質量M、物體的密度。-12-命題點一命題點二命題點三例1(2017江蘇卷)科學家可以運用無規(guī)則運動的規(guī)律來研究生物蛋白分子。資料顯示,某種蛋白的摩爾質量為66

4、kg/mol,其分子可視為半徑為310-9m的球,已知阿伏加德羅常數(shù)為6.01023mol-1。請估算該蛋白的密度。(計算結果保留一位有效數(shù)字)答案:1103kg/m3或5102kg/m3代入數(shù)據(jù)得1103kg/m3(或5102kg/m3,51021103kg/m3都算對)-13-命題點一命題點二命題點三微觀量的求解方法(1)分子的大小、分子體積、分子質量屬微觀量,直接測量它們的數(shù)值非常困難,可以借助較易測量的宏觀量結合摩爾體積、摩爾質量等來估算這些微觀量,其中阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁和紐帶。(2)建立合適的物理模型,通常把固體、液體分子模擬為球形或立方體形。氣體分子所占據(jù)的空

5、間可模擬為立方體模型。-14-命題點一命題點二命題點三即學即練即學即練1.(多選)(2017遼寧大連模擬)某氣體的摩爾質量為M,摩爾體積為Vm,密度為,每個分子的質量和體積分別為m和V0,則阿伏加德羅常數(shù)NA不可表示為() 答案解析解析關閉 答案解析關閉-15-命題點一命題點二命題點三2.(多選)(2016上海卷)某氣體的摩爾質量為M,分子質量為m。若1mol該氣體的體積為Vm,密度為,則該氣體單位體積分子數(shù)為(阿伏加德羅常數(shù)為NA)() 答案解析解析關閉 答案解析關閉-16-命題點一命題點二命題點三3.(2017山東墾利期中)已知地球大氣層的厚度h遠小于地球半徑r,空氣平均摩爾質量為M,阿伏

6、加德羅常數(shù)為NA,地面大氣壓強為p0,重力加速度大小為g。由此可估算得,地球大氣層空氣分子總數(shù)為,空氣分子之間的平均距離為。 答案解析解析關閉 答案解析關閉-17-命題點一命題點二命題點三布朗運動與分子熱運動布朗運動與分子熱運動擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較-18-命題點一命題點二命題點三例2(2016北京卷)霧霾天氣是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的籠統(tǒng)表述,是特定氣候條件與人類活動相互作用的結果。霧霾中,各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則,但可視為密度相同、直徑不同的球體,并用PM10、PM2.5分別表示球體直徑小于或等于10m、2.5m的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫)。某科研機構對北京地區(qū)的檢

7、測結果表明,在靜穩(wěn)的霧霾天氣中,近地面高度百米的范圍內(nèi),PM10的濃度隨高度的增加略有減小,大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小,且兩種濃度分布基本不隨時間變化。-19-命題點一命題點二命題點三據(jù)此材料,以下敘述正確的是()A.PM10表示直徑小于或等于1.010-6m的懸浮顆粒物B.PM10受到的空氣分子作用力的合力始終大于其所受到的重力C.PM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運動D.PM2.5的濃度隨高度的增加逐漸增大 答案解析解析關閉PM10表示直徑小于或等于1.010-5m的懸浮顆粒物,A錯誤;來自各個方向的空氣分子對PM10的撞擊不平衡,使PM10做布朗運動,是不規(guī)則的運

8、動,故加速度大小和方向不斷變化,所以合力可以大于、小于或等于其重力的大小,故B錯誤,C正確。根據(jù)題干可推測,PM2.5的濃度應隨高度增加而減小,故D錯誤。 答案解析關閉C-20-命題點一命題點二命題點三思維點撥對于信息題,不要過多注意題目的長度,一定要仔細閱讀題文,從題文中找出相應的信息,布朗運動是懸浮微粒的無規(guī)則運動,不是分子的無規(guī)則運動,形成的原因是由于液體分子對懸浮微粒無規(guī)則撞擊引起的,布朗運動既不是顆粒分子的運動,也不是液體分子的運動,而是液體分子無規(guī)則運動的反映。1.擴散現(xiàn)象直接反映了分子的無規(guī)則運動,并且可以發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質之間。2.布朗運動不是分子的運動,是液體

9、分子無規(guī)則運動的反映。-21-命題點一命題點二命題點三即學即練即學即練4.(多選)我國已開展空氣中PM2.5濃度的監(jiān)測工作。PM2.5是指空氣中直徑等于或小于2.5m的懸浮顆粒物,其飄浮在空中做無規(guī)則運動,很難自然沉降到地面,吸入后對人體形成危害。礦物燃料燃燒的排放物是形成PM2.5的主要原因。下列關于PM2.5的說法正確的是 ()A.PM2.5的大小比空氣中氧分子大得多B.PM2.5在空氣中的運動屬于分子熱運動C.PM2.5的運動軌跡只是由大量空氣分子對PM2.5無規(guī)則碰撞的不平衡決定的D.倡導低碳生活,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E.PM2.5必然有內(nèi)能 答

10、案解析解析關閉PM2.5的尺寸比空氣中氧分子的尺寸大得多,選項A正確;PM2.5在空氣中的運動不屬于分子熱運動,選項B錯誤;PM2.5的運動軌跡是由大量空氣分子對PM2.5無規(guī)則碰撞的不平衡和氣流的運動決定的,選項C錯誤;倡導低碳生活,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,PM2.5必然有內(nèi)能,選項D、選項E正確。 答案解析關閉ADE-22-命題點一命題點二命題點三5.(2017河南鄭州一中月考)下列關于布朗運動的說法,正確的是()A.布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動B.觀察布朗運動會看到,懸浮的顆粒越小,溫度越高,布朗運動越劇烈C.布朗運動是指懸浮在液體中的固體分子的無

11、規(guī)則運動D.布朗運動說明了液體分子之間存在著相互作用力 答案解析解析關閉布朗運動的運動主體是固體小顆粒,而不是液體分子或者固體分子的運動,選項A、選項C錯誤;懸浮的顆粒越小,溫度越高,布朗運動越劇烈,選項B正確;布朗運動只是間接說明了液體分子的無規(guī)則運動,選項D錯誤。 答案解析關閉B-23-命題點一命題點二命題點三6.(2017江蘇卷)圖甲和圖乙是某同學從資料中查到的兩張記錄水中炭粒運動位置連線的圖片,記錄炭粒位置的時間間隔均為30s,兩方格紙每格表示的長度相同。比較兩張圖片可知:若水溫相同,(選填“甲”或“乙”)中炭粒的顆粒較大;若炭粒大小相同,(選填“甲”或“乙”)中水分子的熱運動較劇烈。

12、 答案解析解析關閉影響布朗運動的因素有兩個,分別是顆粒大小和溫度。溫度相同時,顆粒越大,布朗運動越不明顯,相同時間內(nèi)位置變化越小。顆粒大小相同時,溫度越高,布朗運動越明顯,相同時間內(nèi)位置變化越大。 答案解析關閉甲乙-24-命題點一命題點二命題點三分子力、分子勢能及物體的內(nèi)能分子力、分子勢能及物體的內(nèi)能1.分子力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關系圖線-25-命題點一命題點二命題點三-26-命題點一命題點二命題點三2.物體的內(nèi)能與機械能的比較-27-命題點一命題點二命題點三例3(多選)(2016全國卷)關于氣體的內(nèi)能,下列說法正確的是()A.質量和溫度都相同的氣體,內(nèi)能一定相同B.氣體溫度不變,

13、整體運動速度越大,其內(nèi)能越大C.氣體被壓縮時,內(nèi)能可能不變D.一定量的某種理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關E.一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中,內(nèi)能一定增加 答案解析解析關閉 答案解析關閉-28-命題點一命題點二命題點三分析物體的內(nèi)能問題應當明確四個要點1.內(nèi)能是對物體的大量分子而言的,不存在某個分子內(nèi)能的說法。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)有關系。3.通過做功或熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。4.溫度是分子平均動能的標志,溫度相同的任何物體,分子的平均動能相同。-29-命題點一命題點二命題點三即學即練即學即練7.(2017北京卷)以下關于熱運動的說法正確的是()A.水流速度越大

14、,水分子的熱運動越劇烈B.水凝結成冰后,水分子的熱運動停止C.水的溫度越高,水分子的熱運動越劇烈D.水的溫度升高,每一個水分子的運動速率都會增大 答案解析解析關閉水分子熱運動的劇烈程度與溫度有關,與水流速度無關,故A項錯。水分子的熱運動永不停息,故B項錯。溫度越高,水分子熱運動越劇烈,故C項正確。水的溫度升高,水分子的平均運動速率增大,不是每一個分子的運動速率都增大,故D項錯誤。 答案解析關閉C-30-命題點一命題點二命題點三8.(多選)(2017山東煙臺一模)關于物體的內(nèi)能,下列說法正確的是()A.物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的動能和勢能的總和B.一定質量的0的水凝結為0的冰時,分子平均動能

15、不變,分子勢能減少C.通電時電阻發(fā)熱,它的內(nèi)能增加是通過“熱傳遞”方式實現(xiàn)的D.溫度高的物體一定比溫度低的物體內(nèi)能大E.一定質量的理想氣體吸收熱量,它的內(nèi)能可能不變 答案解析解析關閉物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和,故A正確;一定質量的0的水凝結為0的冰時要放出熱量,分子平均動能不變,分子勢能減小,故B正確;通電時電阻發(fā)熱,它的內(nèi)能增加是通過電流做功的方式實現(xiàn)的,故C錯誤;內(nèi)能不僅與物體的溫度有關,還與物質的多少有關,故D錯誤;一定質量的理想氣體吸收熱量,如果同時對外做功,則它的內(nèi)能可能不變,故E正確。 答案解析關閉ABE-31-命題點一命題點二命題點三9.(多選)(2017全國

16、卷)氧氣分子在0和100溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示。下列說法正確的是()A.圖中兩條曲線下面積相等B.圖中虛線對應于氧氣分子平均動能較小的情形C.圖中實線對應于氧氣分子在100時的情形D.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E.與0時相比,100時氧氣分子速率出現(xiàn)在0400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大 答案解析解析關閉由歸一化知圖中兩條曲線下的面積相等均為1,A項正確。虛線對應的氧氣分子速率較小的占的比例大,故平均動能較小,B項正確。實線對應的氧氣分子速率較大的占的比例大,故熱運動劇烈,為100的情形,C項正確。曲線只給出了各速率區(qū)間分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比,沒有給出分子數(shù)目,故D項錯誤。100時分子速率出現(xiàn)在0400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小,E項錯誤。 答案解析關閉ABC