赢在微点 高考复习顶层设计 大一轮 物理学生版讲义第十五章 热　学

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热 学
第1讲 分子动理论 内能
■目标要求
1.掌握分子模型的构建与分子直径的估算方法,了解分子动理论的基本观点。2.了解扩散现象并能解释布朗运动。3.知道分子间作用力随分子间距离变化的图像。4.了解物体内能的决定因素。
考点1 阿伏加德罗常数及微观量的计算

必|备|知|识

1.分子的大小。
(1)分子的直径(视为球模型):数量级为 m。
(2)分子的质量:数量级为10-26 kg。
2.阿伏加德罗常数。
(1)1 ml的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA= ml-1。
(2)阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。
(1)只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数,就可以估算出气体分子的体积()
(2)已知铜的密度、摩尔质量以及阿伏加德罗常数,可以估算铜分子的直径()
关|键|能|力

1.两种分子模型。
物质有固态、液态和气态三种状态,不同物态下应将分子看成不同的模型。
(1)固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球形或立方体形,如图所示,分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,所以d=36Vπ(球体模型)或d=3V(立方体模型)。
球形分子模型
立方体形分子模型
(2)
气体分子模型
气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间。如图所示,此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体,所以d=3V。
2.宏观量与微观量的相互关系。
(1)微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
(2)宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm,物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。
(3)相互关系。
①一个分子的质量:m0=MNA=ρVmNA。
②一个分子的体积:V0=VmNA=MρNA。
(注:对气体V0为分子所占空间体积)
③物体所含的分子数。
n=VVm·NA=mρVm·NA或n=mM·NA=ρVM·NA。
④单位质量中所含的分子数:n'=NAM。
考向1 微观量估算的球体模型
【典例1】 (多选)已知阿伏加德罗常数为NA(单位为ml-1),某液体的摩尔质量为M(单位为kg/ml),该液体的密度为ρ(单位为kg/m3),则下列叙述正确的是( )
A.1 kg该液体所含的分子个数是ρNA
B.1 kg该液体所含的分子个数是1MNA
C.该液体1个分子的质量是ρNA
D.该液体1个分子占有的空间是MρNA
考向2 微观量估算的立方体模型
【典例2】 已知阿伏加德罗常数为NA,下列说法正确的是( )
A.若油酸的摩尔质量为M,则一个油酸分子的质量为m=NAM
B.若油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,则一个油酸分子的体积为V=ρNAM
C.若某种气体的摩尔质量为M,密度为ρ,则该气体分子间平均距离为d=3MρNA
D.若某种气体的摩尔体积为V,单位体积内含有气体分子的个数为n=VNA
V=MρNA为平均每个气体分子占有的体积,而不是每个分子的体积;d=3MρNA表示气体分子间平均距离,而不是每个分子的直径。
考点2 布朗运动与分子热运动

必|备|知|识
1.证明分子永不停息地做无规则运动的两种现象。
(1)扩散现象。
①扩散现象是相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。
②扩散现象就是分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。
③温度越高,扩散越 。
(2)布朗运动。
①布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。
②布朗运动不是分子的运动,但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动。
③微粒越小,温度越高,布朗运动越 。
2.分子热运动。
(1)分子热运动。
①分子永不停息的无规则运动叫作热运动。
②特点:分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越剧烈。
(2)分子动能。
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动能的平均值,温度是分子热运动平均动能的标志。
(1)布朗运动是液体分子的无规则运动()
(2)扩散现象和布朗运动都是分子热运动()
(3)物体在运动时比在其静止时分子热运动更剧烈()
关|键|能|力

考向1 布朗运动的特点
【典例3】 如图所示,在显微镜下追踪三颗小炭粒在水中的运动,每隔30 s把炭粒的位置记录下来,然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来。下列说法正确的是( )
A.由图中连线可以计算出炭粒在30 s的路程
B.炭粒的位置变化是由于分子间斥力作用的结果
C.温度越高炭粒的运动会越剧烈
D.炭粒的运动是分子的热运动
考向2 分子热运动
【典例4】 以下关于热运动的说法正确的是( )
A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈
B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止
C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈
D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大
考点3 分子力与分子势能 内能

必|备|知|识
1.分子间的作用力和分子势能。
(1)分子间同时存在引力和斥力,且都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但斥力变化得更快。分子间作用力为引力和斥力的合力,如图所示。
(2)分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系。
分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0)。
①当r>r0时,分子间的作用力表现为引力,当r增大时,分子间的作用力做负功,分子势能增大。
②当r