高三物理一轮复习选考部分第11章热学第1节分子动理论内能教师用书

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第1节 分子动理论 内能

节次 考纲 分子动理论的基本观点和阿伏加德罗常数 Ⅰ 布朗运动 Ⅰ 第1节 分子动理论 内能 气体分子热运动速率的统计分布规律 Ⅰ 温度和内能 Ⅰ 实验十 用油膜法估测分子的大小 晶体和非晶体、晶体的微观结构 Ⅰ 液晶 Ⅰ 第2节 固体、液体的表面张力 Ⅰ 液体和气体 气体实验定律 Ⅰ 理想气体 Ⅰ 气体压强的微观解释 Ⅰ 第3节 热力学定律与能量守恒定律 热力学第一定律 Ⅰ 命题规律 高考中，对该部分知识的考查只在选考题部分出现，考查的知识不会面面俱到，重点考查：1.掌握分子动理论要点，分子力、分子大小、质量、数目估算． 2.掌握内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素． 3.记住理解晶体、液体、气体的一些重要特点和性质． 4.掌握理想气体状态方程和用图象表示气体状态的变化． 5.掌握热力学第一定律及热力能量与可持续发展 Ⅰ 学第二定律并能用热力学第一定律进行简单计算. 第1节 分子动理论 内能

知识点1 分子运动论的基本内容 1．物体是由大量分子组成的 (1)分子很小： ①直径数量级为10②质量数量级为10

－10

_m. ～10

－26

－27

kg.

(2)分子数目特别大：

阿伏加德罗常数NA＝6.02×10 mol. 2．分子热运动

(1)布朗运动：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，运动越剧烈；

④运动轨迹不确定，只能用位置连线确定微粒做无规则运动；

⑤不能直接观察分子的无规则运动，而是用固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的

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23

－1

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无规则运动．

(2)热运动：物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关(选填“有关”或“无关”)，通常称作热运动．

3．分子间的相互作用力

(1)引力和斥力同时存在，都随距离的增大而减小，斥力变化更快． (2)分子力的特点

①r＝r0时(r0的数量级为10

－10

m)，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象(如图11-1-1)

图11-1-1

知识点2 温度和物体的内能 1．温度

两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度．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； (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关． 知识点3 实验：用油膜法估算分子的大小 1．实验目的

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(1)估测油酸分子大小的数量级．

(2)体会通过测量宏观量估算微观量的方法． 2．实验原理

利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图11-1-2所示)，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积．这个厚度就近似等于油酸分子的直径．

图11-1-2

3．实验器材

已稀释的油酸若干毫升、量筒1个、浅盘1只(30 cm×40 cm)、纯净水、注射器(或滴管)1支、透明玻璃板一块、坐标纸、彩色水笔1支、痱子粉或石膏粉(带纱网或粉扑)．

4．实验步骤

(1)取1 mL(1 cm)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液．

(2)往边长约为30～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上．

(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，使这些溶液的体积恰1好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝mL.

3

VSn(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开，形成单分子油膜．

(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．

(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积．

(7)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，根据纯油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子的直径．比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为10

[核心精讲] 1．分子的两种模型

图11-1-3

36V0

(1)球体模型直径d＝.(常用于固体和液体)

π3

(2)立方体模型边长d＝V0.(常用于气体)

3

对于气体分子，d＝V0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

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－10

VS，若不是10

－10

需重做实验.

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均距离．

2．宏观量与微观量的转换桥梁

作为宏观量的摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度ρ与作为微观量的分子直径d、分子质量m、每个分子的体积V0都可通过阿伏加德罗常数联系起来．如下所示．

(1)一个分子的质量：m＝

Mmol

. NA

Vmol

(估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空NA

(2)一个分子所占的体积：V0＝间)．

(3)1 mol物质的体积：Vmol＝

Mmol

. ρMNA. MmolρVNA. Mmol

(4)质量为M的物体中所含的分子数：n＝(5)体积为V的物体中所含的分子数：n＝[师生共研]

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．若有一空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×10 cm.已知水的密度ρ＝1.0×10 kg/m、摩尔质量M＝1.8×10 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×10 mol.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.

【规范解答】 (1)水的摩尔体积为：

23

－1

3

3

3

3

－2

M1.8×10－23

V0＝＝ m/mol

ρ1.0×103

＝1.8×10 m/mol 水分子数：N＝

3－5

3

VNA

V0

－6

23

1.0×10×10×6.0×10＝ －5

1.8×10≈3×10(个)．

25

V013

(2)建立水分子的球模型有＝πd

NA6

36V0

得水分子直径d＝ πNA

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