2020年高考物理新课标第一轮总复习讲义：第十三章第一讲　分子动理论　内能





基础复习课
第一讲　分子动理论　内能

一、分子动理论的基本观点、阿伏加德罗常数
1．物体是由大量分子组成的
(1)分子很小：
①直径数量级为10－10 m.
②质量数量级为10－27～10－26 kg.
(2)分子数目特别大：
阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1.
2．分子的热运动
(1)扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象．温度越高，扩散越快．
(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体颗粒的永不停息地做无规则运动．其特点是：
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，运动越激烈．
3．分子间存在着相互作用力
(1)分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力．
(2)引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变化得快．
二、温度是分子平均动能的标志、内能
1．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的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分子间距离和势能体积决定．
(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关．
三、用油膜法估测分子的大小
1．实验原理：利用油酸酒精溶液在平衡的水面上形成单分子油膜，将油酸分子看作球形，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为一滴油酸酒精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．

2．实验器材：盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔．
3．实验步骤：
(1)取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液．
(2)往边长为30～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)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好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝ mL.
(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)据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，据一滴油酸的体积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10－10，若不是10－10，需重做实验．
[小题快练]
1．判断题
(1)布朗运动是固体小颗粒中固体分子的运动．( × )
(2)分子间同时存在引力与斥力，分子力是二者合力的表现．( √ )
(3)分子间斥力随分子间距离的增大而增大．( × )
(4)－33 ℃＝240 K．( √ )
(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．( √ )
(6)内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同．( × )
2．(多选)对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是( AC )
A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B．外界对物体做功，物体内能一定增加
C．温度越高，布朗运动越显著
D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小
3．若以μ表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，NA表示阿伏加德罗常数，m、v分别表示每个水分子的质量和体积，下面关系错误的是( B )
A．NA＝　　　　　　　　 B．ρ＝
C．ρ< D．m＝

考点一　微观量的估算 (自主学习)
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．关系
(1)分子的质量：m0＝＝.
(2)分子的体积：V0＝＝.
(3)物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA.
4．分子的两种模型
(1)球体模型直径d＝ .(常用于固体和液体)
(2)立方体模型边长d＝.(常用于气体)
对于气体分子，d＝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均距离．

1－1.[固体微观量]　已知铝的密度为2.7×103 kg/m3，相对原子质量为27，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1，体积为0.17 m3的铝块中的原子数为 ．
解析：设原子数为n，则n＝NA＝NA，代入数据得n＝1.0×1028个．
答案：1.0×1028
1－2.[气体微观量]　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．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3.已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1.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.
解析：(1)水的摩尔体积为
Vmol＝＝ m3/mol＝1.8×10－5 m3/mol
水分子总数为
N＝＝＝3×1025(个)．
(2)建立水分子的球体模型，有＝πd3，可得水分子直径d＝ ＝ ＝4×10－10 m.
答案：(1)3×1025 个　(2)4×10－10 m
[反思提升]
微观量估算的两点注意
1．分子的大小、分子体积、分子质量属微观量，直接测量它们的数值非常困难，可以借助较易测量的宏观量结合摩
尔体积、摩尔质量等来估算这些微观量，其中阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带．
2．建立合适的物理模型，通常把固体、液体分子模拟为球体或小立方体模型，气体分子所占据的空间则建立立方体模型．
考点二　分子的热运动 (自主学习)
扩散现象、布朗运动与热运动的比较
现象
扩散现象
布朗运动
热运动
活动
主体
分子
微小固体颗粒
分子
区别
分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间
比分子大得多的微粒的运动，只能在液体、气体中发生
分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到
共同点
①都是无规则运动；②都随温度的升高而更加激烈
联系
扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动

2－1.[布朗运动]　(多选)下列关于布朗运动的说法，正确的是(　　)
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈
C．布朗运动是由于液体各个部分的温度不同而引起的
D．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的
答案：BD
2－2.[扩散现象]　(多选)(2015·全国卷Ⅱ)关于扩散现象，下列说法正确的是(　　)
A．温度越高，扩散进行得越快
B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
答案：ACD
考点三　分子力、分子势能 (自主学习)
分子力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，分子力为引力，若r增大，分子力做负功，分子势能增加．
(2)当r