2020版高考物理新创新一轮复习通用版讲义：第十三章第74课时　分子动理论　内能（双基落实课）

第十三章热学[选修3-3]考 纲 要 求考 情 分 析分子动理论的基本观点和实验依据Ⅰ理想气体Ⅰ1.命题规律该部分知识点比较多，而高考重点考查的内容包括分子动理论、固体和液体的性质、气体实验定律及热力学第一定律等知识。题型一般为选择＋计算。2.考查热点预计在明年高考中，对该部分内容的考查仍将以分子动理论、热力学定律及气体状态方程的应用为重点。 阿伏加德罗常数Ⅰ饱和蒸汽、未饱和蒸汽、饱和蒸汽压Ⅰ气体分子运动速率的统计分布Ⅰ相对湿度Ⅰ温度、内能Ⅰ热力学第一定律Ⅰ固体的微观结构、晶体和非晶体Ⅰ能量守恒定律Ⅰ液晶的微观结构Ⅰ热力学第二定律Ⅰ液体的表面张力现象Ⅰ中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他单位，例如摄氏度、标准大气压 中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他单位，例如摄氏度、标准大气压Ⅰ气体实验定律Ⅱ实验十三：用油膜法估测分子的大小 第74课时　分子动理论　内能(双基落实课)点点通(一)　分子动理论1．物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①一般无机分子直径的数量级约为：10－10 m。②一般无机分子质量的数量级约为：10－27～10－25 kg。(2)阿伏加德罗常数：指1 mol的任何物质中含有相同的微粒个数，用符号NA表示，NA＝6.02×1023 mol－1。2．分子的热运动：分子永不停息地做无规则运动扩散现象指相互接触的不同物质能够彼此进入对方的现象。温度越高，扩散越快；扩散可在固体、液体、气体中进行布朗运动指悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。微粒越小，温度越高，布朗运动越显著3.布朗运动和分子热运动的比较 布朗运动分子热运动主体微粒分子区别布朗运动是微粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的微粒不做布朗运动，但它本身以及周围的分子仍在做热运动热运动是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是永不停息的无规则运动，都随温度升高而变得更加激烈，都是肉眼不能直接观察到的联系布朗运动是由微粒受到周围分子做热运动的撞击力的不平衡而引起的，它是分子做无规则运动的间接反映4.分子间的相互作用力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，但总是斥力变化得较快，如图所示。(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0。(2)当r＜r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引＜F斥，F表现为斥力。(3)当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引＞F斥，F表现为引力。(4)当r＞10r0(10－9 m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间相互作用力为零(F＝0)。 [小题练通]1．为了估测一容器中气体分子间的平均距离，需要知道的物理量是(　　)A．阿伏加德罗常数、该气体的质量和摩尔质量B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度C．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积D．该气体的密度、体积和摩尔质量解析：选B　只有已知阿伏加德罗常数和气体摩尔体积，才能估测出气体分子间的平均距离，而只有知道气体的摩尔质量和密度才能计算出气体摩尔体积，故B正确。2．(人教教材改编题)下列关于布朗运动的说法正确的是(　　)A．布朗运动就是分子的无规则运动B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动C．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈D．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动解析：选D　布朗运动不是液体、固体分子的无规则运动，而是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，要通过显微镜才能观察到，A、B错误，D正确；而胡椒粉颗粒大，其运动不是布朗运动，C错误。3．(粤教教材原题)两个分子由距离很远(r>10－9 m)逐渐靠拢到很难再靠近的过程中，分子间作用力的大小将(　　)A．先减小后增大B．先增大后减小C．先增大后减小再增大D．先减小后增大再减小解析：选C　根据分子间相互作用力的特点，两个分子由距离很远逐渐靠拢到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，故C正确。 [融会贯通](1)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，常用来进行微观量的估算。(2)布朗运动不是液体分子的运动，也不是固体颗粒中分子的运动，而是固体小颗粒在液体分子撞击下的无规则运动，它间接地反映了液体分子的无规则运动。(3)分子间的作用力等于分子间引力和斥力的合力，分子引力、斥力都随分子间距离的减小而增大，而分子间的作用力随分子距离的变化是比较复杂的。点点通(二)　温度和内能1．温度两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表征这一“共同热学性质”的物理量叫做温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。2．摄氏温标和热力学温标 单位规定关系摄氏温标(t)℃在标准大气压下，冰的熔点是0_℃，水的沸点是100 ℃T＝t＋273.15 KΔT＝Δt热力学温标(T)K零下273.15_℃即为0 K3.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互位置决定的能。(2)分子势能的决定因素①微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；取r→∞处为零势能处，分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示，当r＝r0时分子势能最小。②宏观上——决定于体积和状态。5．物体的内能(1)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。对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。(2)改变物体内能的两种方式：做功和热传递。[小题练通]1．(多选)(2018·全国卷Ⅱ)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E．气体的内能包括气体分子热运动的动能解析：选BDE　实际气体的内能包括分子之间相互作用的势能和分子热运动的动能，与分子的重力势能和整体的动能均无关。改变气体内能的方式有做功和热传递。综上所述，B、D、E正确。2．(多选)(鲁科教材改编题)如图，用温度计测量质量已知的甲、乙、丙三杯水的温度，根据测量结果可以知道(　　)A．甲杯中水的内能最少B．甲、乙杯中水的内能一样多C．丙杯中水分子的平均动能最大D．甲杯中水分子的平均动能小于乙杯中水分子的平均动能解析：选AC　甲杯中水的质量最小，温度和乙杯中的相同且小于丙杯中的，故甲杯中水的内能最小，A正确，B错误；丙杯中水的温度最高，水分子的平均动能最大，C正确；甲、乙杯中水的温度相同，水分子的平均动能相同，D错误。3．(多选)(粤教教材原题)有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无限远处逐渐向甲分子靠近，直到不能再靠近为止，在这整个过程中(　　)A．分子力总是对乙分子做正功B．分子势能先增大后减小C．先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功D．在分子力为零时，分子势能最小解析：选CD　根据分子力的特点，乙分子由无限远向甲分子靠近过程中，分子力由引力变为零再变为斥力，则分子力先做正功，再做负功，分子势能先减小后增大，分子力为零时，分子势能最小，故A、B错误，C、D正确。4．(沪科教材原题)关于物体的内能和分子势能，下列说法中正确的是(　　)A．物体的速度增大，则分子的动能增加，内能也一定增加B．物体温度不变，内能可能变大C．物体的内能与温度有关，与物体的体积无关D．把物体举得越高，分子势能越大解析：选B　物体的速度、高度只改变其机械能，与内能、分子势能无关，A、D错误；物体温度不变，分子平均动能不变，但分子势能可能变大，所以内能可能变大，B正确；物体的内能与其温度、体积都有关，C错误。 [融会贯通]分子力及分子势能的图像比较 分子力F分子势能Ep图像随分子间距离的变化情况r<r0F随r增大而减小，表现为斥力r增大，F做正功，Ep减小r>r0r增大，F先增大后减小，表现为引力r增大，F做负功，Ep增大r＝r0F引＝F斥，F＝0Ep最小，但不为零r>10r0引力和斥力都很微弱，F＝0Ep＝0