选修热学分子动理论内能课件.ppt

1、选修热学分子动理论内能2.2.分子的热运动分子的热运动（1 1）布朗运动：）布朗运动：永不停息、永不停息、_运动。运动。颗粒越小，运动越颗粒越小，运动越_。温度越高，运动越温度越高，运动越_。运动轨迹不确定，只能用不同时刻的位置连线确定运动轨迹不确定，只能用不同时刻的位置连线确定_做做无规则运动。无规则运动。不能直接观察分子的无规则运动，而是用悬浮的不能直接观察分子的无规则运动，而是用悬浮的_的无规则运动来反映液体分子的无规则运动。的无规则运动来反映液体分子的无规则运动。（2 2）热运动：物体分子永不停息地）热运动：物体分子永不停息地_运动，这种运动跟运动，这种运动跟温度温度_（A.A.有关有

2、关 B.B.无关）。无关）。无规则无规则明显明显激烈激烈微粒微粒固体小颗粒固体小颗粒无规则无规则A A3.3.分子间的相互作用力分子间的相互作用力（1 1）引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而）引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而_，随分子间距离的减小而随分子间距离的减小而_，_比引力变化更快。比引力变化更快。（2 2）分子力的特点：）分子力的特点：r=rr=r0 0时（时（r r0 0的数量级为的数量级为1010-10-10 m m），），F F引引=F=F斥斥，分子力，分子力F=0F=0；rrrr0 0时，时，F F引引Frrr0 0时，时，F F引引FF斥斥，分子力，分子力F

3、 F表现为表现为_；r10rr10r0 0时，时，F F引引、F F斥斥迅速减为零，分子力迅速减为零，分子力F=_F=_。减小减小增大增大斥力斥力斥力斥力引力引力0 0（3 3）分子力随分子间距离的变化图像如图所示。）分子力随分子间距离的变化图像如图所示。01Vn知识点知识点 2 2 温度是分子平均动能的标志、内能温度是分子平均动能的标志、内能 1.1.温度温度一切达到一切达到_的系统都具有相同的温度。的系统都具有相同的温度。2.2.两种温标两种温标摄氏温标和热力学温标。摄氏温标和热力学温标。关系：关系：T=_KT=_K。热平衡热平衡t+273.15t+273.153.3.分子的动能分子的动能

4、（1 1）分子动能是）分子动能是_所具有的动能；所具有的动能；（2 2）分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的）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，平均值，_是分子热运动的平均动能的标志；是分子热运动的平均动能的标志；（3 3）分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的）分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的_。温度温度总和总和分子热运动分子热运动4.4.分子的势能分子的势能（1 1）意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由）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它们的_决定的能。决定的能。(2)(2)分子势能的决定因素：分子势能的决定

5、因素：微观上微观上决定于决定于_和分子排列情况和分子排列情况;宏观上宏观上决定于决定于_和状态。和状态。相对位置相对位置分子间距离分子间距离体积体积5.5.物体的内能物体的内能（1 1）等于物体中所有分子的热运动）等于物体中所有分子的热运动_与与_的总的总和，是状态量。和，是状态量。（2 2）对于给定的物体，其内能大小由物体的）对于给定的物体，其内能大小由物体的_和和_决决定。定。（3 3）物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小）物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小_（A.A.有关有关 B.B.无关）。无关）。动能动能分子势能分子势能温度温度体积体积B B知识点知识点 3 3 实验：用油

6、膜法估测分子的大小实验：用油膜法估测分子的大小1.1.实验原理实验原理利用油酸酒精溶液利用油酸酒精溶液在平静的水面上形在平静的水面上形成单分子油膜，将成单分子油膜，将油酸分子看作球形，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，用测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用 计计算出油膜的厚度，其中算出油膜的厚度，其中V V为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，S S为为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径。油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径。VdS2.2.实验器材实验器材盛水浅盘、滴管（或注射器）、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱盛水浅盘、滴

7、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。子粉（或细石膏粉）、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。3.3.实验步骤实验步骤(1)(1)取取1 mL1 mL（1 cm1 cm3 3）的油酸溶于酒精中，制成）的油酸溶于酒精中，制成200 mL200 mL的油酸酒的油酸酒精溶液。精溶液。(2)(2)往边长约为往边长约为303040 cm40 cm的浅盘中倒入约的浅盘中倒入约2 cm2 cm深的水，然后将深的水，然后将痱子粉（或细石膏粉）均匀地撒在水面上。痱子粉（或细石膏粉）均匀地撒在水面上。(3)(3)用滴管（或注射器）向量筒中滴入用滴管（或注射器）向量筒中滴入n

8、 n滴配制好的油酸酒精溶滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为液，使这些溶液的体积恰好为1 mL1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的，算出每滴油酸酒精溶液的体积体积 mLmL。(4)(4)用滴管（或注射器）向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精用滴管（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。溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。(5)(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘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。上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。(6)(6)将画有油酸薄膜轮

9、廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄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。膜的面积。036Vd(7)(7)据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V V，据一滴油酸的体积据一滴油酸的体积V V和薄膜的面积和薄膜的面积S S，算出油酸薄膜的厚度，算出油酸薄膜的厚度 ，即为油酸分子的直径。比较算出的分子直径，看其数，即为油酸分子的直径。比较算出的分子直径，看其数量级（单位为量级（单位为m m）是否为）是否为1010-10-10，若不是，若不是1010-10-10需重做实验。需重做实验。30d V【思考辨析】【思考辨析】（1

10、 1）分子质量的数量级一定为）分子质量的数量级一定为1010-26-26 kg kg。()()（2 2）布朗运动的激烈程度与温度有关。）布朗运动的激烈程度与温度有关。()()（3 3）分子间斥力随分子间距的增大而增大。）分子间斥力随分子间距的增大而增大。()()（4 4）-33=240 K-33=240 K。()()（5 5）分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。）分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。()()（6 6）当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大）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。而增大。()()（7 7）内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相

11、同。）内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。()()（8 8）用油膜法估测分子的大小时，痱子粉在水面上不均匀不）用油膜法估测分子的大小时，痱子粉在水面上不均匀不会影响实验结果。会影响实验结果。()()质量即为汞的物质的量；答案：(1)(2)210-29 m3 (3)41022个气体分子所占据的空间则建立立方体模型。(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，提示：1摩尔汞含有阿伏伽德罗常数个汞原子。（2）宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm，物体的质量m、摩（3）分子间斥力随分子间距的增大而增大。同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某子粉（或细石膏粉）、油酸酒

12、精溶液、量筒、彩笔。10万年 D.分子力做负功，分子势能增加。分子势能和动能之和不变(1)一个汞原子的质量（用相应的字母表示即可）；提示:分子的平均动能的大小与温度有关。结成的水珠,这一物理过程中,水分子间的()分析：一般分子质量的数量级为分析：一般分子质量的数量级为1010-26-26 kg kg，氢分子质量的数，氢分子质量的数量级为量级为1010-27-27 kg kg，（，（1 1）错；温度越高，布朗运动越激烈，）错；温度越高，布朗运动越激烈，（2 2）对；分子间斥力随分子间距离的增大而减小，（）对；分子间斥力随分子间距离的增大而减小，（3 3）错；）错；由由T=t+273 KT=t+2

13、73 K，知（，知（4 4）对；分子动能指的是由于分子做无规则）对；分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有的能，（运动而具有的能，（5 5）错；当分子力表现为引力时，分子间）错；当分子力表现为引力时，分子间距增大时分子力做负功，分子势能增大，（距增大时分子力做负功，分子势能增大，（6 6）对；内能相同）对；内能相同的物体，是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同，的物体，是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同，而它们的分子平均动能却不一定相同，（而它们的分子平均动能却不一定相同，（7 7）错；痱子粉在水）错；痱子粉在水面上不均匀会影响油酸在水面上散开，对实验结果有影响，面上不均匀会

14、影响油酸在水面上散开，对实验结果有影响，（8 8）错。）错。考点考点 1 1 微观量的估算微观量的估算【考点解读】【考点解读】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 1）把分子看作球形，）把分子看作球形，；（2 2）把分子看作小立方体）把分子看作小立方体,。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。的平均距离。m0AAVMmNNm0AAVMVNNAAmmVmnNNVV解题解题技巧技巧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 1）微观量：分子体积）微观量：分子体积V V0 0、

15、分子直径、分子直径d d、分子质量、分子质量m m0 0。（2 2）宏观量：物体的体积）宏观量：物体的体积V V、摩尔体积、摩尔体积V Vm m，物体的质量，物体的质量m m、摩、摩尔质量尔质量M M、物体的密度、物体的密度。（3 3）相互关系：）相互关系：一个分子的质量：一个分子的质量：。AAmVnNNMM一个分子的体积：一个分子的体积：。（注：对气体。（注：对气体V V0 0为分子所为分子所占空间体积）占空间体积）物体所含的分子数：物体所含的分子数：或或 。单位质量中所含的分子数：单位质量中所含的分子数：。ANnM 0AMmN332 9 3m032 3AAV M2 0 0.51 0V m2

16、1 0 mN N 1 3.61 0 6.01 0 3 6 2 32 2A3V N 1 3.6 1 0 1 1 06.0 1 0n4 1 0M 2 0 0.5 1 0 【典例透析【典例透析1 1】已知汞的摩尔质量为】已知汞的摩尔质量为M=200.5M=200.51010-3-3 kg/mol,kg/mol,密度为密度为=13.6=13.610103 3 kg/m kg/m3 3,阿伏伽德罗常数阿伏伽德罗常数N NA A=6.0=6.010102323molmol-1-1。求：求：(1)(1)一个汞原子的质量（用相应的字母表示即可）；一个汞原子的质量（用相应的字母表示即可）；（2 2）一个汞原子的

17、体积（结果保留一位有效数字）；）一个汞原子的体积（结果保留一位有效数字）；（3 3）体积为）体积为1 cm1 cm3 3的汞中汞原子的个数（结果保留一位有效数的汞中汞原子的个数（结果保留一位有效数字）。字）。【解题探究】（【解题探究】（1 1）1 1摩尔汞含有多少个汞原子？摩尔汞含有多少个汞原子？提示：提示：1 1摩尔汞含有阿伏伽德罗常数个汞原子。摩尔汞含有阿伏伽德罗常数个汞原子。（2 2）如何计算摩尔体积？）如何计算摩尔体积？提示提示:摩尔质量除以密度即为摩尔体积。摩尔质量除以密度即为摩尔体积。（3 3）如何计算）如何计算1 cm1 cm3 3汞的质量？如何计算对应的物质的量？物汞的质量？如

18、何计算对应的物质的量？物质的量乘阿伏伽德罗常数等于什么？质的量乘阿伏伽德罗常数等于什么？提示：汞的体积乘汞的密度即为汞的质量；汞的质量除以摩尔提示：汞的体积乘汞的密度即为汞的质量；汞的质量除以摩尔质量即为汞的物质的量；物质的量乘质量即为汞的物质的量；物质的量乘N NA A等于原子数。等于原子数。【解析】（【解析】（1 1）一个汞原子的质量为）一个汞原子的质量为 。（2 2）一个汞原子的体积为）一个汞原子的体积为 。（3 3）1 cm1 cm3 3的汞中含汞原子个数的汞中含汞原子个数 （个）（个）答案：答案：(1)(2)2(1)(2)21010-29-29 m m3 3 (3)4(3)41010

19、2222个个AMN2 3Am1NN61 0M1 8231103，2 3581 0t1.3 1 03 6 0 1 0 5 0 0 0 3 6 5 2 4 【总结提升】微观量的求解方法【总结提升】微观量的求解方法（1 1）分子的大小、分子体积、分子质量属微观量，直接测量）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，其中阿伏伽德罗常数是联积、摩尔质量等来估算这些微观量，其中阿伏伽德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带。系宏观量和微观量的桥梁和纽带。(2)(

20、2)建立合适的物理模型，通常把固体、液体分子模拟为球形建立合适的物理模型，通常把固体、液体分子模拟为球形或小立方体形。气体分子所占据的空间则建立立方体模型。或小立方体形。气体分子所占据的空间则建立立方体模型。【变式训练】【变式训练】(2014(2014厦门模拟厦门模拟)假如全世界假如全世界6060亿人同时数亿人同时数1g1g水水的分子个数的分子个数,每人每小时可以数每人每小时可以数5 0005 000个个,不间断地数不间断地数,则完成任则完成任务所需时间最接近务所需时间最接近(阿伏伽德罗常数阿伏伽德罗常数N NA A取取6 610102323molmol-1-1)()()A.10A.10年年

21、B.1B.1千年千年 C.10C.10万年万年 D.1D.1千万年千万年【解析】选【解析】选C C。1 g1 g水含有的分子数为水含有的分子数为 则则6060亿人同时数，每人每小时可以数亿人同时数，每人每小时可以数5 0005 000个所需时个所需时间间 年，故选年，故选C C。考点考点 2 2 物体的内能物体的内能【考点解读】【考点解读】1.1.物体的内能与机械能的比较物体的内能与机械能的比较 名称名称比较比较内内 能能机机 械械 能能定定 义义物体中所有分子热运动物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和动能与分子势能的总和物体的动能、重力物体的动能、重力势能和弹性势能的势能和弹性势能的统称

22、统称对比对比分析分析上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。（3）1 cm3的汞中含汞原子个数【典例透析1】已知汞的摩尔质量为M=200.分子势能和动能之和不变物体的体积减小、温度不变时，物体的内能一定减小可以改变物体的内能，D错。铜的摩尔体积 ,每个铜原子所占的体积（3）1 cm3的汞中含汞原子个数则运动，而非分子的运动，故A项错误；分子引力等于分子斥力，分子力为零选修热学分子动理论内能油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径。一个分子的质量：。由于分子之间有空隙，所以NAvrrr0 0时为引力时为引力,随着距离随着距离r r的减小的减小,引力先增引力先增大后减小大后减小,分子间距离分子间

23、距离rrrr0 0时为斥力时为斥力,斥力一直增大至最大斥力一直增大至最大,故故选项选项A A错错;在两分子靠近的过程中在两分子靠近的过程中,分子引力做正功、分子斥力分子引力做正功、分子斥力做负功做负功,分子势能先减小后增大分子势能先减小后增大,分子动能先增大后减小分子动能先增大后减小,所以所以选项选项B B、C C正确正确;分子仅在分子力作用下运动分子仅在分子力作用下运动,只有分子力做功只有分子力做功,分子势能和动能之和不变分子势能和动能之和不变,选项选项D D正确。正确。6.6.若以若以表示水的摩尔质量表示水的摩尔质量,V,V表示在标准状态下水蒸气的摩尔表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积体积,

24、表示在标准状态下水蒸气的密度表示在标准状态下水蒸气的密度,N,NA A表示阿伏伽德罗常表示阿伏伽德罗常数数,m,m、v v分别表示每个水分子的质量和体积分别表示每个水分子的质量和体积,下面关系错误的有下面关系错误的有 ()【解析】选【解析】选B B。由于。由于=V=V，则，则 变形得变形得故故A A、D D正确；由于分子之间有空隙，所以正确；由于分子之间有空隙，所以N NA AvV,vV,水的密度为水的密度为=故故C C正确，正确，B B错误。所以选错误。所以选B B。AmN，NoImageNoImageA.A.温度越高温度越高,PM2.5,PM2.5的运动越剧烈的运动越剧烈B.B.若无空气流

25、动若无空气流动,PM2.5,PM2.5仍会做无规则运动仍会做无规则运动【解析】选【解析】选C C。PM2.5PM2.5的运动是布朗运动的运动是布朗运动,温度越高温度越高,PM2.5,PM2.5的运的运动越剧烈动越剧烈,选项选项A A正确正确;若无空气流动若无空气流动,PM2.5,PM2.5仍会做无规则运动仍会做无规则运动,不会很快沉降到地面不会很快沉降到地面,选项选项B B正确正确;PM2.5;PM2.5的无规则运动是固体颗的无规则运动是固体颗粒的运动粒的运动,它不是分子的热运动它不是分子的热运动,但它反映了空气分子的无规则但它反映了空气分子的无规则运动运动,选项选项C C错误错误,D,D正确

26、。正确。8.8.分子势能与分子力随分子间距离分子势能与分子力随分子间距离r r变化情况如图甲所示。甲变化情况如图甲所示。甲分子固定在坐标原点分子固定在坐标原点O,O,只在两分子间的作用力作用下只在两分子间的作用力作用下,乙分子乙分子沿沿x x轴方向运动轴方向运动,两分子间的分子势能两分子间的分子势能E Ep p与两分子间距离与两分子间距离x x的变的变化关系如图乙所示化关系如图乙所示,设分子间在移动过程中所具有的总能量为设分子间在移动过程中所具有的总能量为0 0。则则()NoImage（2）当rr0时，分子力为斥力，当r减小时，分子力做负【总结提升】微观量的求解方法的分子个数,每人每小时可以数

27、5 000个,不间断地数,则完成任质量即为汞的物质的量；显微镜下观察到墨水中的小碳粒在不停地做无规则运动,这(1)一个汞原子的质量（用相应的字母表示即可）；因为空气中的水汽凝结成水珠时，分子间的距分子力做负功，分子势能增加。分子力做负功：_。（3）分子力随分子间距离的变化图像如图所示。只有通过热传递的方式才能改变物体的内能（1）分子动能是_所具有的动能；引力消失,斥力增大 B.（1）分子动能是_所具有的动能；物质的量乘NA等于原子数。A.A.乙分子在乙分子在P P点时加速度最大点时加速度最大B.B.乙分子在乙分子在Q Q点时分子势能最小点时分子势能最小C.C.乙分子在乙分子在Q Q点时处于平衡

28、状态点时处于平衡状态D.D.乙分子在乙分子在P P点时分子动能最大点时分子动能最大【解析】选【解析】选D D。乙分子在。乙分子在P P点时点时,分子势能最小分子势能最小,此时此时r=rr=r0 0,分子分子力为零力为零,加速度为零加速度为零,又由于分子动能和分子势能之和不变又由于分子动能和分子势能之和不变,故故分子动能最大分子动能最大,A,A错错,D,D对对;乙分子在乙分子在Q Q点时分子势能为零而不是最点时分子势能为零而不是最小小,B,B错错;乙分子在乙分子在Q Q点时受甲分子的斥力作用而不是处于平衡状点时受甲分子的斥力作用而不是处于平衡状态态,C,C错。错。9.(20149.(2014晋江

29、模拟晋江模拟)关于分子动理论关于分子动理论,下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()A.A.显微镜下观察到墨水中的小碳粒在不停地做无规则运动显微镜下观察到墨水中的小碳粒在不停地做无规则运动,这这反映了小碳粒分子运动的无规则性反映了小碳粒分子运动的无规则性B.B.随着分子间距离的增大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分子间的相互作用力一定先减小后增大增大C.C.随着分子间距离的增大随着分子间距离的增大,分子势能一定先增大后减小分子势能一定先增大后减小D.D.在真空、高温条件下在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素其他元素谢谢观看！