高考物理分子动理论内能课件.pptx

1、第1讲分子动理论内能总纲目录总纲目录考点一阿伏加德罗常数的应用考点一阿伏加德罗常数的应用考点二分子热运动考点二分子热运动考点三分子间的相互作用考点三分子间的相互作用1.1.分子的大小分子的大小(1)分子(视为球模型)的直径:数量级为 10-10 m。(2)分子的质量:数量级为10-26 kg。考点一阿伏加德罗常数的应用考点一阿伏加德罗常数的应用2.2.阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数(1)1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA=6.02 1023 mol-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。1.1.求解分子直径时的两种模型求解分子直径时的两种模型(1)把分子看

2、做球形,d=(2)把分子看做小立方体,d=对于气体,按上述思路算出的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离。2.2.宏观量与微观量的相互关系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。(3)相互关系一个分子的质量:一个分子的体积:(注:对气体,V0为一个分子所占空间的平均体积)。物体所含的分子数:单位质量物体中所含的分子数:例例1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=

3、1.0103 cm3。已知水的密度=1.0103 kg/m3、摩尔质量M=1.810-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.01023 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。答案答案(1)31025(2)410-10 m解析解析(1)水的摩尔体积为1.(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料,设钻石的密度为(单位为 kg/m3),摩尔质量为M(单位为g/mol),阿伏加德罗常数为NA。已知1克拉=0.2克,则()A.a克拉钻石所含有的分子数为B.a克拉钻石所含有的分子数为C.每个钻石分子直径的表达式为(单位为

4、m)D.每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)E.每个钻石分子的质量为 ACE答案答案 ACEa克拉钻石的物质的量为n=,所含分子数为N=nNA=,选项A正确、B错误;钻石的摩尔体积V=(单位为m3/mol),每个钻石分子体积为V0=(单位为m3),设钻石分子直径为d,则V0=,联立解得d=(单位为m),选项C正确、D错误;根据阿伏加德罗常数的意义知,每个钻石分子的质量m=,选项E正确。2.(多选)某气体的摩尔质量为M,分子质量为m。若1摩尔该气体的体积为Vm,密度为,则该气体单位体积分子数为(阿伏加德罗常数为NA)()ABC答案答案 ABC因为体积为Vm的气体含有NA个分子,所以该气体单位体

5、积分子数为,又=NA,代入上式得,故A、B正确;又有 ,得=,C正确,D错误。B方法技巧方法技巧(1)固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的小球。分子的体积V0=,仅适用于固体和液体。(2)对于气体,V0表示每个气体分子平均占有的空间体积,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。(3)常识性的数据:室温可取27,标准状况下的大气压p0=76 cmHg、温度T=273 K、摩尔体积V=22.4 L。1.1.扩散现象扩散现象(1)定义:由于分子的无规则运动而使 不同不同 物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散现象。(2)实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结

6、果,而是由物质分子的无规则运动产生的。考点二分子热运动考点二分子热运动2.2.布朗运动布朗运动在显微镜下看到的悬浮在液体中的 小颗粒小颗粒 的永不停息的无规则运动。布朗运动反映了 液体分子液体分子 的无规则运动。颗粒越 小小,运动越明显;温度越 高高,运动越剧烈。3.3.热运动热运动分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越激烈。分子永不停息的 无规则无规则 运动叫做热运动。1.1.对布朗运动的理解对布朗运动的理解(1)研究对象:悬浮在液体中的小颗粒。(2)特点:永不停息;无规则;颗粒越小,现象越明显;温度越高,运动越激烈;肉眼直接看不到。(3)成因:布朗运动是由于小颗粒周围的分子无规则

7、运动对其撞击力的不平衡引起的,是分子无规则运动的反映。2.布朗运动和分子热运动的比较布朗运动和分子热运动的比较例例2(多选)根据分子动理论,下列说法正确的是()A.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和,说明分子间存在引力B.在一定条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素C.一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比D.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大E.墨水中小炭粒在不停地做无规则运动,反映液体分子在做无规则运动BDE答案答案 BDE水和酒精混合后的体积小于原来体积之和,说明分子间存在空隙,选项A错误;根据扩散现象的应用知,选项B正确;由于气体分子间的距离比

8、较大,一个气体分子的体积远小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比,选项C错误;如果一开始分子间的距离小于r0,随着分子间距离的增大,分子的斥力做正功,分子势能减小,当分子间距大于r0后,分子引力做负功,分子势能增大,选项D正确;由布朗运动的原理知,选项E正确。1.(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,悬浮微粒越小,布朗运动越剧烈C.布朗运动是由于液体各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BD答案答案 BD布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规则运动,而不是液体分子的无规则运动,A项错误。液

9、体温度越高,分子热运动越剧烈,液体分子对悬浮微粒撞击力越大;悬浮微粒越小,某一瞬间对其撞击的液体分子数越少,悬浮微粒受到液体分子撞击作用的平衡性越弱,因而布朗运动越剧烈,B、D正确,C项错误。2.2015课标,33(1),5分(多选)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ACD答案答案 ACD扩散现象是分子无规则热运动的反映,C正确,E选项错误;温度越高,分子热运动越激烈,扩散越快,A选项正确;气体、液体、固体的

10、分子都在不停地进行着热运动,扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,D选项正确;在扩散现象中,分子本身结构没有发生变化,不属于化学变化,B选项错误。方法技巧方法技巧(1)扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。(2)布朗运动不是分子的运动,是液体分子无规则运动的间接反映。1.物质分子间存在空隙,分子间的引力和斥力是 同时同时 存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的 合力合力。2.分子力随分子间距离变化的关系分子力随分子间距离变化的关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而 减小减小,随分子间距离的减小而增大,但斥力比引力变化得 快快。考点三分子间

11、的相互作用考点三分子间的相互作用3.分子力与分子间距离关系图线分子力与分子间距离关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图所示)可知:当r=r0时,F引=F斥,分子力为 0;当rr0时,F引F斥,分子力表现为 引力引力;当rr0时,F引r0,A项正确,B项错误;由F=m甲2r甲=m乙2r乙,r甲m乙,又因v甲=r甲,v乙=r乙,可知v甲r0时,分子力为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加。(2)当rr0时,分子力为斥力,当r减小时,分子力做负功,分子势能增加。(3)当r=r0时,分子势能最小。2.对内能概念的进一步说明对内能概念的进一步说明(1)内能是对物体内的大量分子而言的,

12、不存在某个分子内能的说法。(2)决定内能大小的因素有温度、体积。(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。3.物体的内能和机械能的比较物体的内能和机械能的比较例例3(多选)关于分子动理论和内能,下列说法中正确的是 ()A.温度越低,物体分子热运动的平均动能越小B.分子势能与分子间距离有关,是物体内能的一部分C.物体温度升高,则该物体内所有分子运动的速率都增大D.物体的动能和重力势能也是其内能的一部分E.物体的内能与物体的温度和体积有关ABE答案答案 ABE温度是分子热运动的平均动能的标志,温度越低,物体分子热运动的平均动能越小,A项正确;分子势能与分子间距离有关,是物体内能的一部分,故B项正确

13、;分子的平均速率随着温度的升高而增大,这是统计规律,温度升高时单个分子速率变化情况是不确定的,故C项错误;物体的动能和重力势能是机械能,不属于物体的内能,故D项错误;物体的内能与物体的温度、体积有关,故E项正确。1.(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过程中,下列说法正确的是()A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做正功,后做负功C.分子动能先增大,后减小D.分子势能先增大,后减小E.分子势能和动能之和不变BCE答案答案 BCE分子力F与分子间距r的关系是:当rr0时F表现为引力。综上可知,当两分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变大再变小后又

14、变大,A项错误。分子力为引力时做正功,分子势能减小,分子力为斥力时做负功,分子势能增大,故B项正确、D项错误。因仅有分子力作用,故只有分子动能与分子势能之间发生转化,即分子势能减小时分子动能增大,分子势能增大时分子动能减小,其总和不变,C、E项均正确。2.(多选)关于物体的内能,下列叙述中正确的是()A.温度高的物体比温度低的物体内能大B.物体的内能不可能为零C.内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同D.内能不相同的物体,它们的分子平均动能可能相同E.物体的内能与物体的温度、体积、状态有关BDE答案答案 BDE温度的高低反映分子平均动能的大小,但由于物体不同,物体体积、所处状态不确定,无法判断内能大小,选项A错误;由于分子都在做无规则运动,因此,任何物体的内能都不可能为零,选项B正确;内能相同的物体,它们的分子平均动能不一定相同,选项C错误;内能不同的物体,它们的温度可能相同,即它们分子的平均动能可能相同,选项D正确;物体的内能与物体的温度、体积、状态等有关,故选项E正确。方法技巧方法技巧(1)分子在平衡位置时,其势能有最小值。无论分子间距离如何变化,靠近平衡位置,分子势能减小,反之增大。(2)判断分子势能变化的两种方法看分子力的做功情况。直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断,但要注意该图线和分子力与分子间距离关系图线的区别。