第1講分子動(dòng)理論內(nèi)能第十四章熱學(xué)1.知道阿伏加德羅常數(shù)，會(huì)進(jìn)行微觀物理量的計(jì)算。2.理解擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)、熱運(yùn)動(dòng)。3.知道分子力、分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系,理解物體的內(nèi)能的概念。學(xué)習(xí)目標(biāo)目

錄CONTENTS考點(diǎn)01限時(shí)作業(yè)02考點(diǎn)1考點(diǎn)二擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)一物體是由大量分子組成的考點(diǎn)三分子力、分子勢(shì)能、平均動(dòng)能和內(nèi)能考點(diǎn)一物體是由大量分子組成的1.分子的大小 (1)分子的直徑:數(shù)量級(jí)為______

m。 (2)分子的質(zhì)量:數(shù)量級(jí)為10-26

kg。2.阿伏加德羅常數(shù) 1

mol的任何物質(zhì)都含有相同的分子數(shù),通?？扇A=__________mol-1。10-106.02×10233.聯(lián)系微觀和宏觀的四個(gè)重要關(guān)系

4.求解分子直徑或棱長時(shí)的兩種模型

判斷正誤×√(1)只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù),就可以估算出氣體分子的直徑。()(2)已知銅的密度、摩爾質(zhì)量以及阿伏加德羅常數(shù),可以估算銅分子的直徑。()(3)某種氣體單個(gè)分子的質(zhì)量除以單個(gè)分子的體積,等于氣體的密度。()×

ACD

例2

很多轎車為了改善夜間行駛時(shí)的照明問題,在車燈的設(shè)計(jì)上選擇了氙氣燈,因?yàn)殡瘹鉄魺艄獾牧炼仁瞧胀魺艄饬炼鹊?倍,但是耗電量僅是普通燈的一半,氙氣燈使用壽命則是普通燈的5倍,很多車主會(huì)選擇安有氙氣燈的汽車,若氙氣充入燈頭后的容積V=1.6

L,氙氣密度ρ=6.0

kg/m3。已知氙氣摩爾質(zhì)量M=0.131

kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6×1023

mol-1(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。試估算:(1)燈頭中氙氣分子的總個(gè)數(shù)N;答案

4×1022個(gè)

(2)燈頭中氙氣分子間的平均距離。答案

3×10-9

m

考點(diǎn)二擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)1.分子熱運(yùn)動(dòng)分子或原子(1)擴(kuò)散現(xiàn)象:相互接觸物體的_______________彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。擴(kuò)散現(xiàn)象并不是外界作用引起的,也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象。(2)布朗運(yùn)動(dòng):____________的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),微粒越___,運(yùn)動(dòng)越明顯;溫度越___,運(yùn)動(dòng)越明顯。(3)熱運(yùn)動(dòng):分子永不停息的_________運(yùn)動(dòng)。______是分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。懸浮微粒小高無規(guī)則溫度2.擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)的比較現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象布朗運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)主體分子固體微粒分子區(qū)別分子的運(yùn)動(dòng),發(fā)生在任何兩種物質(zhì)之間大量固體分子組成的微粒(比分子大得多)的運(yùn)動(dòng)分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點(diǎn)都是無規(guī)則運(yùn)動(dòng);都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)都間接地反映分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性×√(1)擴(kuò)散現(xiàn)象只能在氣體中進(jìn)行。()(2)布朗運(yùn)動(dòng)是固體微粒中固體分子的運(yùn)動(dòng)。()(3)溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。()判斷正誤×例3

(2025·福建南平模擬)福建南平茶文化久負(fù)盛名,“風(fēng)過武夷茶香遠(yuǎn)”“最是茶香沁人心”。人們?cè)谂荽蠹t袍茶時(shí)茶香四溢,下列說法正確的是(

) A.茶香四溢是擴(kuò)散現(xiàn)象,說明分子間存在著相互作用力 B.茶香四溢是擴(kuò)散現(xiàn)象,泡茶的水溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,茶香越濃 C.茶香四溢是布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,說明分子間存在著相互作用力 D.茶香四溢是布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,說明分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)B解析

茶香四溢是擴(kuò)散現(xiàn)象,故C、D錯(cuò)誤;茶香四溢是因?yàn)椴杷南阄斗肿硬煌５刈鰺o規(guī)則的運(yùn)動(dòng),擴(kuò)散到空氣中,故A錯(cuò)誤;物體溫度越高,分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈,所以茶水溫度越高,分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,茶香越濃,故B正確。例4

以下關(guān)于熱運(yùn)動(dòng)的說法正確的是(

)A.水流速度越大,水分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈B.水凝固成冰后,水分子的熱運(yùn)動(dòng)停止C.水的溫度越高,水分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈D.水的溫度升高,每個(gè)水分子的運(yùn)動(dòng)速率都會(huì)增大解析

水流速度大,只是說明水流整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大,是宏觀運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn),而分子熱運(yùn)動(dòng)是指物體內(nèi)部的分子微觀層面的運(yùn)動(dòng),兩者沒有必然聯(lián)系,即分子熱運(yùn)動(dòng)與宏觀運(yùn)動(dòng)無關(guān),只與溫度有關(guān),故A錯(cuò)誤;溫度升高,分子熱運(yùn)動(dòng)更劇烈,分子平均速率增大,但并不是每一個(gè)分子運(yùn)動(dòng)速率都會(huì)增大,故C正確,D錯(cuò)誤;分子熱運(yùn)動(dòng)是永不停息的,故B錯(cuò)誤。C1.分子間的作用力:分子間有空隙,大量分子卻能聚集在一起,這說明分子之間存在著相互作用力。 (1)當(dāng)用力拉伸物體時(shí),物體內(nèi)各部分之間要產(chǎn)生反抗拉伸的作用力,此時(shí)分子間的作用力表現(xiàn)為______。 (2)當(dāng)用力壓縮物體時(shí),物體內(nèi)各部分之間會(huì)產(chǎn)生反抗壓縮的作用力,此時(shí)分子間的作用力表現(xiàn)為______。考點(diǎn)三分子力、分子勢(shì)能、平均動(dòng)能和內(nèi)能引力斥力(3)研究表明,分子間的作用力F跟分子間距離r的關(guān)系如圖所示。斥力①當(dāng)r<r0時(shí),分子間的作用力F表現(xiàn)為______。②當(dāng)r=r0時(shí),分子間的作用力F為0,這個(gè)位置稱為____________。③當(dāng)r>r0時(shí),分子間的作用力F表現(xiàn)為______。(4)分子是由原子組成的。原子內(nèi)部有帶______的原子核和帶______的電子。分子間的作用力就是由這些帶電粒子的相互作用引起的。平衡位置引力正電負(fù)電2.溫度與物體的內(nèi)能相同溫度與溫標(biāo)溫度表示物體的冷熱程度,一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有______的溫度溫標(biāo)包括攝氏溫標(biāo)(t)和熱力學(xué)溫標(biāo)(T),兩者的關(guān)系是T=______________________分子動(dòng)能概念分子動(dòng)能是分子_________所具有的動(dòng)能決定因素______是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志t+273.15K熱運(yùn)動(dòng)溫度相對(duì)位置分子勢(shì)能概念分子勢(shì)能是由分子間的____________決定的能決定因素①微觀上:決定于_______________和分子排列情況;②宏觀上:決定于______和狀態(tài)物體的內(nèi)能概念物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與____________的總和,是狀態(tài)量決定因素給定物體的內(nèi)能跟物體的______和______都有關(guān)系,即由物體的內(nèi)部狀態(tài)決定;與物體位置的高低、運(yùn)行速度的大小______分子間距離體積分子勢(shì)能溫度體積無關(guān)×√(1)分子動(dòng)能指的是由于分子定向移動(dòng)具有的能。()(2)當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí),分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而減小。()(3)內(nèi)能相同的物體,它們的分子平均動(dòng)能一定相同。()(4)分子勢(shì)能隨著分子間距離的增大,可能先減小后增大。()(5)溫度、分子動(dòng)能、分子勢(shì)能和內(nèi)能,只對(duì)大量分子才有意義。()判斷正誤×××例5

(2023·海南卷,5)如圖為兩分子靠近過程中的示意圖,r0為分子間平衡距離,下列關(guān)于分子力和分子勢(shì)能的說法正確的是(

)CA.分子間距離大于r0時(shí),分子間表現(xiàn)為斥力B.分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處的過程中分子勢(shì)能變大C.分子勢(shì)能在r0處最小D.分子間距離在小于r0且減小時(shí),分子勢(shì)能在減小解析

分子間距離大于r0時(shí),分子間表現(xiàn)為引力,A錯(cuò)誤;分子從無限遠(yuǎn)靠近到距離r0處的過程中,分子力表現(xiàn)為引力,分子力做正功,分子勢(shì)能變小,B錯(cuò)誤;分子間距離從r0逐漸減小的過程,分子力表現(xiàn)為斥力,分子力做負(fù)功,分子勢(shì)能變大,結(jié)合B項(xiàng)分析知,分子勢(shì)能在r0處最小,C正確,D錯(cuò)誤?？偨Y(jié)提升

分子力與分子勢(shì)能的比較

分子力F分子勢(shì)能Ep圖像

分子力F分子勢(shì)能Ep隨分子間距離的變化情況r<r0F隨r增大而減小,表現(xiàn)為斥力r增大,F做正功,Ep減小r>r0r增大,F先增大后減小,表現(xiàn)為引力r增大,F做負(fù)功,Ep增大r=r0F引=F斥,F=0Ep最小,但不為零r>10r0引力和斥力都很微弱,F=0Ep=0例6

(多選)關(guān)于物體的內(nèi)能和機(jī)械能,下列說法正確的是(

)ACDA.把物體緩慢舉高,其機(jī)械能增大,內(nèi)能不變B.盛有氣體的容器做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),容器中氣體的內(nèi)能必定會(huì)隨之增大,容器的機(jī)械能一定增大C.電流通過電阻后電阻發(fā)熱,它的內(nèi)能增加是通過“做功”方式實(shí)現(xiàn)的D.物體的機(jī)械能可以為零,但是內(nèi)能不可能為零解析

把物體緩慢舉高,重力勢(shì)能增大,動(dòng)能不變,機(jī)械能增大,物體的溫度和體積都沒有變化,內(nèi)能不變,故A正確;氣體的內(nèi)能由溫度和體積決定,與物體的宏觀速度大小無關(guān),容器做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),容器中氣體的內(nèi)能不變,故B錯(cuò)誤;電流通過電阻后電阻發(fā)熱,內(nèi)能的增加是通過電流“做功”的方式實(shí)現(xiàn)的,故C正確;物體的機(jī)械能可以為零,由于分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),所以內(nèi)能不可能為零,故D正確。例7

(多選)如圖所示,將甲分子固定于坐標(biāo)原點(diǎn)O處,乙分子放置于r軸上距離O點(diǎn)很遠(yuǎn)的r4處,r1、r2、r3為r軸上的三個(gè)特殊的位置,甲、乙兩分子間的分子力F和分子勢(shì)能Ep隨兩分子間距離r的變化關(guān)系分別如圖中兩條曲線所示,設(shè)兩分子間距離很遠(yuǎn)時(shí),Ep=0。現(xiàn)把乙分子從r4處由靜止釋放,下列說法中正確的是(

)ACA.虛線1為Ep-r圖線、實(shí)線2為F-r圖線B.當(dāng)分子間距離r<r2時(shí),甲、乙兩分子間只有分子斥力,且分子斥力隨r減小而增大C.乙分子從r4到r2做加速度先增大后減小的加速運(yùn)動(dòng),從r2到r1做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)D.乙分子從r4到r1的過程中,分子勢(shì)能先增大后減小,在r1位置時(shí)分子勢(shì)能最小解析

因兩分子間距在平衡距離r0時(shí),分子力為零,此時(shí)分子勢(shì)能最小,所以虛線1為Ep-r圖線、實(shí)線2為F-r圖線,選項(xiàng)A正確;當(dāng)分子間距離r<r2時(shí),甲、乙兩分子間斥力和引力都存在,只是斥力大于引力,分子力表現(xiàn)為斥力,且分子斥力隨r減小而增大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;乙分子從r4到r2所受分子力表現(xiàn)為引力,且引力先增加后減小,則其做加速度先增大后減小的加速運(yùn)動(dòng),從r2到r1,分子力表現(xiàn)為斥力且逐漸變大,可知其做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確;乙分子從r4到r1的過程中,分子力先做正功,后做負(fù)功,則分子勢(shì)能先減小后增大,在r2位置時(shí)分子勢(shì)能最小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。限時(shí)作業(yè)2基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練AC

ACD2.(多選)若以μ表示水的摩爾質(zhì)量,V表示在標(biāo)準(zhǔn)狀況下水蒸氣的摩爾體積,ρ表示在標(biāo)準(zhǔn)狀況下水蒸氣的密度,NA表示阿伏加德羅常數(shù),m0、V0分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積,下列關(guān)系式中正確的有(

)

B3.(2025·山東淄博模擬)某潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3

kg/m3和2.1

kg/m3,空氣的摩爾質(zhì)量為0.029

kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023

mol-1。

若潛水員呼吸一次吸入2

L空氣,試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù)約為(

) A.3×1021

B.3×1022 C.3×1023 D.3×1024

ACD對(duì)點(diǎn)練2

擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)4.(多選)關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象,下列說法正確的是(

)A.溫度越高,擴(kuò)散進(jìn)行得越快B.液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象是由于液體的對(duì)流形成的C.擴(kuò)散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的D.擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生解析

擴(kuò)散現(xiàn)象是分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的反映,C正確,B錯(cuò)誤;溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越激烈,擴(kuò)散越快,A正確;氣體、液體、固體的分子都在不停地進(jìn)行著熱運(yùn)動(dòng),擴(kuò)散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生,D正確。D5.(2025·山西太原高三期中)裝滿冷水的玻璃杯靜置于桌面上,若將一滴墨水輕輕滴到水中,過一會(huì)墨水逐漸散開,直到整杯水都變黑。下列說法正確的是(

) A.這一現(xiàn)象是由于水分子的布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生 B.這一現(xiàn)象主要是由于墨水受到重力產(chǎn)生 C.這一現(xiàn)象主要是由于水的對(duì)流形成的 D.將杯中的冷水換成熱水,這一過程會(huì)進(jìn)行的更迅速解析

題述現(xiàn)象是因?yàn)槟刑砑游锏牟祭蔬\(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的,根本原因是分子的熱運(yùn)動(dòng),故A、B、C錯(cuò)誤;溫度越高,分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,故將杯中的冷水換成熱水,這一過程會(huì)進(jìn)行的更迅速,故D正確。C6.霧霾天氣是對(duì)大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述,是特定氣候條件與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)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10

μm、2.5

μm的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫)。某科研機(jī)構(gòu)對(duì)北京地區(qū)的檢測(cè)結(jié)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(shí)間變化。據(jù)此材料,以下敘述正確的是(

) A.PM10表示直徑小于或等于1.0×10-6

m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(yùn)動(dòng) D.PM2.5的濃度隨高度的增加逐漸增大解析

PM10的直徑小于或等于10×10-6

m=1.0×10-5

m,A錯(cuò)誤;處于靜穩(wěn)態(tài)的顆粒受力平衡,B錯(cuò)誤;布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮顆粒物的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),C正確;題目中并沒有明確PM2.5的濃度隨高度的變化情況,D錯(cuò)誤。B對(duì)點(diǎn)練3

分子力、分子勢(shì)能、平均動(dòng)能和內(nèi)能7.關(guān)于物體的內(nèi)能,下列說法正確的是(

)A.相同質(zhì)量的兩種物質(zhì),升高相同的溫度,內(nèi)能的增加量一定相同B.物體的內(nèi)能改變時(shí)溫度不一定改變C.內(nèi)能與物體的溫度有關(guān),所以0

℃的物體內(nèi)能為零D.分子數(shù)和溫度都相同的物體一定具有相同的內(nèi)能解析

相同質(zhì)量的同種物質(zhì),升高相同的溫度,吸收的熱量相同,相同質(zhì)量的不同種物質(zhì),升高相同的溫度,吸收的熱量不同,故A錯(cuò)誤;物體內(nèi)能改變時(shí)溫度不一定改變,比如0

℃的冰熔化為0

℃的水,內(nèi)能增加,故B正確;分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),可知任何物體在任何狀態(tài)下都有內(nèi)能,故C錯(cuò)誤;物體的內(nèi)能與分子數(shù)、物體的溫度和體積三個(gè)因素有關(guān),分子數(shù)和溫度都相同的物體不一定有相同的內(nèi)能,故D錯(cuò)誤。A8.(2025·北京石景山模擬)分子間的作用力F與分子間距離r的關(guān)系如圖所示,r0為分子間的平衡位置。下列說法正確的是(

)A.當(dāng)r=r0時(shí),分子間的作用力最小B.當(dāng)r=r1時(shí),分子間的作用力最小C.分子間的作用力總是隨分子間距離增大而減小D.分子間的作用力總是隨分子間距離增大而增大解析

r0為分子間的平衡位置,此位置分子斥力與引力等大反向,合力為0,即當(dāng)r=r0時(shí),分子間的作用力最小,A正確;當(dāng)r=r1時(shí),分子斥力小于引力,合力表現(xiàn)為引力,即分子間的作用力表現(xiàn)為引力,且為間距大于r0時(shí)的最大值,B錯(cuò)誤;根據(jù)圖像可知,當(dāng)分子之間間距大于r0時(shí),隨分子間距離增大,分子間的作用力先增大后減小,C錯(cuò)誤;根據(jù)圖像可知,當(dāng)分子間距小于r0和分子間距離大于r1時(shí),隨分子間距離增大,分子間的作用力減小,D錯(cuò)誤。D9.如圖所示是兩分子系統(tǒng)的分子勢(shì)能Ep與兩分子間距離r的關(guān)系圖像,下列說法正確的是(

)A.當(dāng)r=r1時(shí),分子間的作用力為零B.當(dāng)r>r1時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為引力C.當(dāng)r由r1變到r2的過程中,分子勢(shì)能逐漸變大D.當(dāng)r由r1變到r2的過程中,分子間的作用力做正功解析

由圖像可知,分子間距離為r2時(shí)分子勢(shì)能最小,此時(shí)分子間的距離為平衡距離。r=r1時(shí)兩分子之間的距離小于平衡距離,可知r=r1時(shí)分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,故A錯(cuò)誤;r2是平衡距離,當(dāng)r1<r<r2時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,增大分子間距離,分子間作用力做正功,分子勢(shì)能Ep減小,故B、C錯(cuò)誤,D正確。BD綜合提升練10.(多選)在顯微鏡下觀察水中懸浮的細(xì)微粉筆末的運(yùn)動(dòng),從A點(diǎn)開始,把粉筆末每隔30

s的位置記錄在坐標(biāo)紙上,依次得到B、C、D、…、J點(diǎn),把這些點(diǎn)連線形成如圖所示的折線圖,則關(guān)于該粉筆末的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是(

)A.該折線圖是粉筆末的運(yùn)動(dòng)軌跡B.粉筆末的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)反映了水分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)C.經(jīng)過B點(diǎn)后10

s,粉筆末應(yīng)該在BC的中點(diǎn)處D.粉筆末由B到C的平均速度小于C到D的平均速度解析

該折線圖不是粉筆末的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡,粉