分子動(dòng)理論、內(nèi)能

（一）分子動(dòng)理論、內(nèi)能、知識(shí)點(diǎn)擊:分子動(dòng)理論：（1）物質(zhì)是由大量分子組成的。阿伏加德羅常數(shù)NA：imol純物質(zhì)所含的粒子數(shù)（包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)……）是恒定的，這個(gè)數(shù)目叫做阿伏加德羅常數(shù)，Na=6.02x1023個(gè)/mol。分子直徑的數(shù)量級(jí)10-1m。［實(shí)驗(yàn)探究］用油膜法測(cè)分子的直徑［實(shí)驗(yàn)?zāi)康模轀y(cè)量油酸分子的直徑［實(shí)驗(yàn)器材］油酸、酒精、滴管、痱子粉、量筒、刻度尺、蒸發(fā)皿［實(shí)驗(yàn)步驟］a、把油酸滴入量筒，記下滴數(shù)，測(cè)量出每滴油酸的體積V。b、在蒸發(fā)皿內(nèi)盛放一定量的水，再把痱子粉均勻地灑在水面上，滴入一滴油酸，待其散開。c、用透明方格紙（把方格復(fù)印在透明薄膜上），測(cè)量油膜的面積S。d、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：分子直徑d=V/S=。（2）物體內(nèi)分子在做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這種物體內(nèi)大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)跟溫度有關(guān)，所以把分子的這種運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散現(xiàn)象：擴(kuò)散現(xiàn)象是指不同的物質(zhì)互相接觸時(shí)，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。擴(kuò)散的本質(zhì)是由于微粒（原子、分子等）的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的質(zhì)量遷移現(xiàn)象。布朗運(yùn)動(dòng)：布朗運(yùn)動(dòng)不是外界影響產(chǎn)生的，布朗運(yùn)動(dòng)也不是分子運(yùn)動(dòng)，它是液體分子撞擊微粒不平衡性產(chǎn)生的。它又間接反映液體分子永不停息的無規(guī)則無運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。布朗運(yùn)動(dòng)有三個(gè)主要特點(diǎn)：永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)；顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。（3）分子之間存在相互作用力。分子之間同時(shí)存在引力和斥力，兩種力的合力又叫做分子力。分子之間的引力和斥力都隨分子間距離增大而減小。但是分子間斥力隨分子間距離加大而減小得更快些。J—，函她而J—，函她而=/-和均為降畫數(shù)，時(shí)于相同的A—|△養(yǎng)■時(shí),更示兩個(gè)京子能碰「普為版隊(duì)值，與r^—費(fèi)量蝮，略小于典.當(dāng)兩個(gè)分子間距在圖像橫坐標(biāo)ro距離時(shí)，分子間的引力與斥力平衡，分子間作用力為零，ro的數(shù)量級(jí)為10-iom，相當(dāng)于ro位置叫做平衡位置。當(dāng)分子間距離rVr。時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為斥力；當(dāng)r>r°時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，當(dāng)分子距離的數(shù)量級(jí)大于10-9m時(shí)，分子間的作用力變得十分微弱，可以忽略不計(jì)了。物體的內(nèi)能：（1）由于分子做永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因此分子具有動(dòng)能。溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。物體溫度升高或降低，表示了物體內(nèi)部大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大或減小。溫度不變，就表示了分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變。（2）由于分子間存在著相互作用力，因此分子間具有由+蚓它們的相對(duì)位置決定的勢(shì)能，這就是分子勢(shì)能。［在微觀上，分子勢(shì)能的大小與分子間距離有關(guān);在宏觀上，\選!=的處對(duì)于確定的物體，它的體積變化，直接反映了分子間的距離，［.%=口也就反映了分子間的勢(shì)能變化。因此分子勢(shì)能的大小變化可通一廠；過宏觀量體積來反映。（3）物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。一切物體都是由不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)并且相互作用著的分子組成，因此任何物體都是有內(nèi)能的。物體的內(nèi)能大小是由質(zhì)量、溫度、體積和物態(tài)來決定。（4）改變內(nèi)能的方式：做功和熱傳遞。雖然做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的，但是這兩種方式的物理過程有本質(zhì)的區(qū)別。做功使物體內(nèi)能改變的過程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。而熱傳遞的過程只是物體之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，沒有能量形式的轉(zhuǎn)化。熱力學(xué)第一定律：熱能可以從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，也可以與機(jī)械能或其他能量相互轉(zhuǎn)換，在傳遞和轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值不變。熱力學(xué)第一定律是對(duì)能量守恒和轉(zhuǎn)換定律的一種表述方式。用△"表示物體內(nèi)能的增加量，Q表示物體吸收的熱量，W表示外界對(duì)物體做的功，則二、能力激活：題型一：計(jì)算微觀世界的物理量（如分子數(shù)目、分子質(zhì)量、分子直徑等）：示例1：若已知鐵的原子量是56,鐵的密度是7.8x103kg/m3，試求：質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目（取1位有效數(shù)字）。計(jì)算出鐵原子的直徑。［分析］由于微觀量是不能直接測(cè)量的，人們可以測(cè)定宏觀物理量，用阿伏加德羅常數(shù)作為橋梁，間接計(jì)算出微觀量來。［解析］①鐵原子的數(shù)目門=—x6X1023"1.07X1022個(gè)；56②鐵原子的體積匕t=m1x10-3pxn—②鐵原子的體積匕t=m1x10-3pxn—7.8x103x1.07x1022=1.2X10-29m3;匕=4兀印.d提=t"總2.8x10-10m。題型二：應(yīng)用分子動(dòng)理論分析問題：示例2：試用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)解釋影響液體蒸發(fā)快慢的幾個(gè)因素。［分析］可從液體的分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)去考慮。［解析］在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的液體分子中，總有一些分子的速度比較大，它們能克服液面其他分子的吸引，跑到液體外面去，這就是液體的蒸發(fā)；溫度越高，液體分子的能量就越大，能夠克服液面分子引力跑出液面的分子數(shù)就越多，故蒸發(fā)就越快；液面上空氣流動(dòng)越快，液體內(nèi)部分子跑出液面被碰回的機(jī)會(huì)就越小，故蒸發(fā)也就越快。題型三：對(duì)分子間作用力的理解：示例3：稻草一拉就斷，而鐵絲不易拉斷。按照分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)，這是因?yàn)椋ǎ┑静莸姆肿娱g沒有引力，鐵絲的分子間有引力；稻草、鐵絲的分子間都存在著引力，但稻草分子的引力遠(yuǎn)小于鐵絲分子間的引力；稻草的分子間存在斥力，鐵絲的分子間沒有斥力；稻草具有“一拉就斷”的性質(zhì)。［分析］分子間同時(shí)存在著相互作用的引力和斥力。A、C對(duì)于分子只存在某一種相互作用的說法是不正確的。D并不能根據(jù)分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)說明為什么一拉就斷。B指出雖然它們分子間都存在著引力，但稻草分子間的引力小得多。故應(yīng)選B。［解析］B示例4：分子之間既有引力又有斥力，這兩種力是不是總會(huì)互相抵消呢？［分析］可從分子間引力和斥力的范圍來考慮。［解析］不會(huì)。這兩種力的作用范圍不同，一般地說，當(dāng)分子間的距離小于10-iom時(shí)，斥力起主要作用；當(dāng)分子間的距離大于10」0m時(shí)，引力起主要作用，引力和斥力都隨著距離的增大而減少得很快，當(dāng)分子之間的距離大于分子直徑的10倍時(shí)，分子間的作用力變得十分微弱，可以忽略了。只有當(dāng)分子間距離等于10-i0m時(shí)，引力才等于斥力，分子處于受力平衡狀態(tài)。題型四：對(duì)內(nèi)能的理解：示例5：一輛汽車的車廂內(nèi)有一氣瓶氧氣，當(dāng)汽車以60km/h行駛起來后，氣瓶內(nèi)氧氣的內(nèi)能是否增加？［分析］內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能之總和，而不是分子定向移動(dòng)的動(dòng)能。另一方面，物體機(jī)械能增加，內(nèi)能不一定增加。［解析］不增加。示例6：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，100。的水吸收熱量變成同溫度的水蒸氣的過程，下面的說法是否正確？（1）分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變，因而物體的內(nèi)能不變。（2）分子的平均動(dòng)能增加，因而物體的內(nèi)能增加。（3）所吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量。（4）分子的內(nèi)能不變。［分析］在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，100。0的水吸收熱量變成同溫度的水蒸氣，溫度不變分子的平均動(dòng)能不變，液體水分子間分子力表現(xiàn)為引力，變成水蒸汽，由于氣體分子間作用力十分微弱可以不計(jì)，這說明液體水分子變成氣體水分子的過程中水分子要克服引力做功，分子勢(shì)能增大，所以在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，100。0的水吸收熱量變成同溫度的水蒸氣，分子動(dòng)能相同，但分子勢(shì)能是增大的，所以內(nèi)能也是增大的。之所以吸收熱量是因?yàn)橐朔艘ψ龉?。［解析］以上四個(gè)結(jié)論都不對(duì)。題型五：運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律進(jìn)行物理計(jì)算：示例7：用鐵錘打擊鐵釘，設(shè)打擊時(shí)有80%的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能的50%用來使鐵釘?shù)臏囟壬摺柎驌?0次后，鐵釘?shù)臏囟壬叨嗌贁z氏度？已知鐵錘的質(zhì)量為1.2kg，鐵錘打擊鐵釘時(shí)的速度是10m/s，鐵釘質(zhì)量是40g，鐵的比熱是5.0X102J/（kg、C）。［分析］鐵錘打擊鐵釘時(shí)，鐵錘的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而且內(nèi)能中的一半被鐵釘吸收，使

它的溫度升高。如果用八￡表示鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量，鐵錘和鐵釘?shù)馁|(zhì)量分別用M和m表示，鐵錘打擊鐵釘時(shí)的速度用v表示。依據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，有AE=20x+Mv2x80%x50%，鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量不能直接計(jì)算鐵釘?shù)臏囟?，我們把機(jī)2械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的數(shù)量等效為以熱傳遞方式完成的，因此等效為計(jì)算打擊過程中鐵釘吸收多少熱量，這熱量就是鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量。因此有Q=cmAt，式中c為鐵釘?shù)谋葻幔?表示鐵釘?shù)臏囟壬吡?。［解析］將上面兩個(gè)公式聯(lián)立，得出At=20At=20xMv22Cmx80%x50%=20x1.2x102x0.42x5.0x102x0.04三、小試身手：古代的火藥使用火點(diǎn)燃的，但現(xiàn)代的槍彈卻不用明火去點(diǎn)。其中的原理是：扣動(dòng)扳機(jī)后，撞針撞擊子彈底部而做功，使彈殼內(nèi)溫度，當(dāng)溫度迅速達(dá)到燃點(diǎn)，火藥就會(huì)，而對(duì)彈頭，使彈頭飛出槍膛射擊目標(biāo)。（頁：4升高，燃燒爆炸，做功）將下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)與產(chǎn)生的原因?qū)?yīng)起來水與酒精混合后體積變小固體很難被壓縮細(xì)繩不易拉斷鹽在熱水中溶化得快冰凍食品也會(huì)變干它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系分別是①②③④⑤（頁：4。.固體分子也在不停地運(yùn)動(dòng)》.分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與溫度有關(guān)c.分子間存在引力丈分子間存在著斥力e?分子間存在著空隙（橫線上填寫字母符號(hào)）Ae；Bd；Cc；Db（頁：4升高，燃燒爆炸，做功）將下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)與產(chǎn)生的原因?qū)?yīng)起來水與酒精混合后體積變小固體很難被壓縮細(xì)繩不易拉斷鹽在熱水中溶化得快冰凍食品也會(huì)變干它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系分別是①②③④⑤（頁：4。.固體分子也在不停地運(yùn)動(dòng)》.分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與溫度有關(guān)c.分子間存在引力丈分子間存在著斥力e?分子間存在著空隙（橫線上填寫字母符號(hào)）只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體中分子間的平均距離？（）阿伏伽德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量；阿伏伽德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和密度；阿伏伽德羅常數(shù)，該氣體的質(zhì)量和體積；該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量。在有關(guān)布朗運(yùn)動(dòng)的說法中，正確的是（）液體的溫度越低，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著；液體的溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著；懸浮微粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著；懸浮微粒越大，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著。判斷下面各結(jié)論是否正確？（1）溫度高的物體，內(nèi)能不一定大。（2）同樣質(zhì)量的水在100C時(shí)的內(nèi)能比60C時(shí)的內(nèi)能大。（3）內(nèi)能大的物體，溫度一定高。

內(nèi)能相同的物體，溫度一定相同。熱傳遞過程一定是從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞熱量。溫度高的物體，含有的熱量多，或者說內(nèi)能大的物體含有的熱量多。摩擦鐵絲發(fā)熱，說明功可以轉(zhuǎn)化為熱量。兩塊光滑、干燥的玻璃，緊貼在一起不能結(jié)合成一整塊，原因是()兩塊玻璃分子間不存在作用力；兩塊玻璃分子間距離太大，作用力太小；兩塊玻璃分子間距離太小，表現(xiàn)為斥力；兩塊玻璃的分子運(yùn)動(dòng)緩慢。下列有關(guān)溫度、做功、熱傳遞、內(nèi)能等的關(guān)系的說法中正確的是()物體溫度升高，內(nèi)能一定增大，且一定從外界吸收了熱量；物體放出了熱量，內(nèi)能一定減少，溫度一定會(huì)降低；物體內(nèi)能增大了，一定吸收了熱量，且溫度一定升高了；一個(gè)物體溫度沒變，可能內(nèi)能增大了，也可能內(nèi)能減少了。如圖是“研究摩擦與熱的關(guān)系”D/S實(shí)驗(yàn)裝置，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是()塑料塊與溫度傳感器探棒發(fā)生摩擦，計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示溫度升高；手柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，顯示屏上顯示溫度曲線呈直線狀不升高；手柄轉(zhuǎn)動(dòng)越快，顯示屏上顯示溫度升得越慢；泡沫塑料塊轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)越少，顯示屏上顯示溫度升得越高；取一滴稀釋了的墨汁放在顯微鏡下觀察，會(huì)看到小碳粒在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)下列說法中正確的是()液體中懸浮微粒的布朗運(yùn)動(dòng)是做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的液體分子撞擊微粒引起的；物體的溫度越高，其分子的平均動(dòng)能越大；物體里所有分子的動(dòng)能的總和叫做物體的內(nèi)能；只有傳熱才能改變物體的內(nèi)能。圖為一小碳粒做布朗運(yùn)動(dòng)的路線圖，從A點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，TOC\o"1-5"\h\z每隔30s記下小碳粒的位置B、C、D、E、尸，再用直線段把\它們順次連接起來，則下列說法中正確的是()?！?圖中的折線ABCDEF不是小碳粒的運(yùn)動(dòng)軌跡；A在4105s時(shí)，小碳粒一定在DE連線的中點(diǎn)上；在r=100s時(shí)，小碳粒一定在DE連線上；F在r=100s時(shí)，小碳粒很可能不在DE連線上。將1cm3油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液。每1cm3該溶液有20滴?，F(xiàn)將1滴該溶液滴到水面上，隨著酒精溶解于水，油酸最終在水面上形成面積為0.50cm2的單分子膜層。試估測(cè)出油酸分子的直徑。(d=VS=[(1/20)X(1/200)X10-6]/0.50=5.0X10-10m)12.跳繩是一種健身運(yùn)動(dòng)，設(shè)某運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量是50kg，他1min跳繩180次，假定每次跳躍中，腳與地面的接觸時(shí)間占跳躍一次所需時(shí)間的2/5,則該運(yùn)動(dòng)員跳繩時(shí)克服重力的平均功率是多少？(g取10m/s2)若1mol的葡萄糖完全氧化后，放出的能量總共有2870KJ，其中有1255KJ左右的能量

儲(chǔ)存在ATP中，生成38個(gè)分子ATP,其余的能量都以內(nèi)能的形式散失掉了。試求參加比賽的運(yùn)動(dòng)員在1min內(nèi)消耗的葡萄糖是多少？（葡萄糖的摩爾質(zhì)量是0.18kg）（頁：6250W，0.65kg）四、生活中的物理：高空的氣溫為什么低？研究大氣現(xiàn)象時(shí)常常用到熱力學(xué)第一定律，通常把溫度、壓強(qiáng)相同的一部分空氣作為研究的對(duì)象，叫做氣團(tuán)，直徑上千米。由于氣團(tuán)很大，邊緣部分和外界的熱交換對(duì)整個(gè)氣團(tuán)沒有明顯的影響，即式國=Q+W中的。=0，所以氣團(tuán)的內(nèi)能的增減只等于外界對(duì)它或它對(duì)外界