适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第14章热学第1讲分子动理论内能课件

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一、分子动理论的基本观点和实验依据、阿伏加德罗常数
二、分子运动速率分布规律1.气体分子运动的特点:气体分子间距较　大　,分子力可以忽略,因此可以认为气体分子间除碰撞外不受其他力的作用,故气体能充满　整个空间　。2.气体的压强(1)产生原因:由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的作用力。(2)决定因素:气体分子的　平均速率　和　数密度　。 易错辨析·判一判(1)布朗运动是液体分子的无规则运动。(　×　)(2)温度越高,布朗运动越剧烈。(　√　)(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。(　×　)
三、内能1.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　。 2.分子的势能(1)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,即分子势能。 (2)分子势能的影响因素微观上:分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的;宏观上:分子势能与物体的　体积　有关。 
3.物体的内能(1)物体的内能等于物体中所有分子的热运动的　动能　与分子　势能　的总和。 (2)对于给定的物体,其内能大小与　温度　和　体积　有关。 (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小　无关　。 易错辨析·判一判(4)温度升高,所有分子运动的速率都变大。(　×　) (5)当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大。(　√　)教材情境·想一想阅读人教版教材选择性必修第三册P3“演示:用显微镜观察炭粒的运动”,请分析判断,小炭粒做无规则运动的原因是什么?提示 原因是液体分子对小炭粒的不平衡撞击。
2.宏观量、微观量以及它们之间的关系的理解
3.微观量估算的三点注意(1)微观量的估算应利用阿伏加德罗常数的桥梁作用,依据分子数N与摩尔数n之间的关系N=n·NA,并结合密度公式进行分析计算。(2)注意建立立方体分子模型或球体分子模型,通常把固体、液体分子模拟为球形或立方体形,气体分子所占据的空间可模拟为立方体模型。(3)对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙;对气体物质,分子之间的距离远大于分子的大小,气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值不等于气体分子的体积,仅表示一个气体分子平均占据的空间大小。
典例.科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66 kg/ml,其分子可视为半径为3×10-9 m的球,已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 ml-1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字)思维点拨 根据分子模型,先计算一个分子的体积,再计算摩尔体积,根据密度公式可计算结果(注意有效数字)。答案 1×103 kg/m3
对点演练1.(2022山东潍坊测评)肺活量检测是中学生体质检测中的一项重要内容。肺活量指一次尽力吸气后,再尽力呼出的气体量。在某次体质检测中发现某男同学肺活量为3 500 mL,在呼出的气体中水蒸气大约占总体积的6%。已知此时水蒸气的密度ρ=0.6 kg/m3,水蒸气的摩尔质量M=18 g/ml,阿伏加德罗常数NA=6×1023 ml-1。关于该同学这次呼出的气体,下列说法正确的是(　　)A.水蒸气的体积为2.1×10-3 m3B.含有的水分子的物质的量为0.07 mlC.含有的水分子的数量为4.2×1021个D.含有的水蒸气的质量为1.26×10-2 g答案 C
解析 由题意可知一次呼出的水蒸气的体积V=3 500×10-6×6% m3= 2.1×10-4 m3,A错误;一次呼出的水蒸气的质量m=ρV=0.6×2.1×10-4 kg= 1.26×10-4 kg=0.126 g,含有的水分子的物质的量n= ml=0.007 ml, B、D错误;含有的水分子的数量N=nNA=0.007×6×1023个=4.2×1021个,C正确。
2.在标准状态下,有体积为V的水和体积为V的可认为是理想气体的水蒸气,已知水的密度为ρ,阿伏加德罗常数为N,水的摩尔质量为M,在标准状态下水蒸气的摩尔体积为Vm,则V体积水内有　　　　　个水分子,V体积水蒸气内有　　　　　个水分子;水蒸气内相邻两个水分子之间的平均距离与水内相邻两个水分子之间的平均距离的比值为　　　　　。 
1.扩散现象、布朗运动与热运动的比较
2.气体的分子动理论(1)气体分子间的作用力:气体分子之间的距离远大于分子直径,气体分子之间的作用力十分微弱,可以忽略不计,气体分子间除碰撞外无相互作用力。(2)气体分子的速率分布:表现出“中间多,两头少”的统计分布规律。(3)气体分子的运动方向:气体分子的运动是杂乱无章的,但向各个方向运动的机会均等。(4)气体分子的运动与温度的关系:温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,温度升高,气体分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大。
对点演练3.(2023山东日照质检)取一滴用水稀释的碳素墨汁,滴在载玻片上,盖上盖玻片,放在高倍显微镜下,观察到小炭粒做无规则的运动。下列说法正确的是(　　)A.小炭粒的运动是扩散现象B.水的温度为0 ℃时,小炭粒静止不动C.小炭粒越小,运动越明显D.小炭粒与水分子之间的斥力推动着它做无规则的运动答案 C
解析 小炭粒是固体微粒,它的运动是由水分子的撞击引起的,故它的运动是布朗运动,不是扩散现象,故A、D错误;水的温度为0 ℃时,水分子不会停止热运动,则小炭粒不会停止运动,故B错误;小炭粒越小,表面积越小,同一时刻撞击小炭粒的水分子越少,受到的力越不平衡,小炭粒运动越明显,故C正确。
4.如图所示为两分子的分子势能Ep随分子间距离r变化的图像,对此,以下说法正确的是(　　)A.当r>r1时,分子间的引力大于斥力B.固体相邻分子间的距离约等于r1C.液体存在表面张力是因为表面层中相邻分子的平均间距大于r2D.将分子间距由r1增大到r2,分子间引力与斥力的合力会变大答案 C
解析 分子间的距离为平衡距离时,分子势能最小,所以图像中r2为平衡距离,当rr1时,分子间的引力可能大于斥力,也可能小于斥力,A错误;固体相邻分子间的距离约等于平衡距离r2,B错误;液体存在表面张力是因为表面层中相邻分子间的引力大于斥力,所以平均间距大于r2,C正确;将分子间距由r1增大到r2,分子间引力与斥力的合力会变小,D错误。
1.分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线
2.物体的内能与机械能的比较
对点演练5.(多选)对于实际的气体,下列说法正确的是(　　)A.气体的内能包括气体分子的重力势能B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体的体积变化时,其内能可能不变答案 BD解析 气体的内能是指所有气体分子热运动的动能和相互作用的分子势能之和,不包括分子的重力势能和气体整体运动的动能,选项A、C错误,B正确;气体体积变化时,其分子势能可能增加、可能减小,而分子的动能可能增加、可能减小,其内能可能不变,选项D正确。
6.(多选)(2023广东七校联考)关于分子动理论,下列说法正确的是(　　)A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性B.当分子间的引力大于斥力时,宏观物体呈现固态;当分子间的引力小于斥力时,宏观物体呈现气态C.随着分子间距离的增大,分子间的相互作用力一定先减小后增大D.随着分子间距离的增大,分子势能可能先减小后增大答案 AD
解析 墨水中小炭粒的运动是大量水分子对它的撞击作用力不平衡导致的,该运动没有规则,反映了液体分子运动的无规则性,A正确;气态物体分子间距离较大,分子引力大于斥力,但物态并不是只由分子间作用力决定的,B错误;当分子间距离为r0时分子间作用力为零,所以当分子间距离从大于r0处增大时分子力可能先增大后减小,C错误;当分子间距离等于r0时分子势能最小,从距离小于r0处增大分子之间的距离,则分子势能先减小后增大,D正确。
7.(多选)将一个分子P固定在O点,另一个分子Q从图中的A点由静止释放,两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示,则下列说法正确的是(　　)A.分子Q由A运动到C的过程中,先加速再减速B.分子Q在C点时分子势能最小C.分子Q在C点时加速度大小为零D.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中,加速度先增大后减小再增大答案 BCD