2019年度高考物理一輪復(fù)習(xí)-第十三章-熱學(xué)-第1講-分子動理論-內(nèi)能課件

第十三章熱學(xué)第1講分子動理論內(nèi)能過好雙基關(guān)一、分子動理論1.物體是由大量分子組成的(1)分子的大?、俜肿拥闹睆?視為球模型)：數(shù)量級為

m；②分子的質(zhì)量：數(shù)量級為10－26kg.(2)阿伏加德羅常數(shù)①1mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù).通?？扇A＝

mol－1；②阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁.10－106.02×10232.分子永不停息地做無規(guī)則運動(1)擴散現(xiàn)象①定義：

物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象；②實質(zhì)：擴散現(xiàn)象并不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，溫度

，擴散現(xiàn)象越明顯.(2)布朗運動①定義：懸浮在液體中的

的永不停息的無規(guī)則運動；②實質(zhì)：布朗運動反映了

的無規(guī)則運動；③特點：顆粒越

，運動越明顯；溫度越

，運動越劇烈.不同越高小顆粒液體分子小高(3)熱運動①分子的永不停息的

運動叫做熱運動；②特點：分子的無規(guī)則運動和溫度有關(guān)，溫度越高，分子運動越激烈.3.分子間同時存在引力和斥力(1)物質(zhì)分子間存在空隙，分子間的引力和斥力是

存在的，實際表現(xiàn)出的分子力是引力和斥力的

；(2)分子力隨分子間距離變化的關(guān)系：分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而

，隨分子間距離的減小而

，但斥力比引力變化得

；無規(guī)則同時合力減小增大快(3)分子力與分子間距離的關(guān)系圖線由分子間的作用力與分子間距離的關(guān)系圖線(如圖1所示)可知：①當(dāng)r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，分子力為

；②當(dāng)r＞r0時，F(xiàn)引＞F斥，分子力表現(xiàn)為

；③當(dāng)r＜r0時，F(xiàn)引＜F斥，分子力表現(xiàn)為

；④當(dāng)分子間距離大于10r0(約為10－9m)時，分子力很弱，可以忽略不計.圖1零引力斥力答案自測1根據(jù)分子動理論，下列說法正確的是A.一個氣體分子的體積等于氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)之比B.顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒所做的不停地?zé)o規(guī)則運動，就是

分子的運動C.分子間的相互作用的引力和斥力一定隨分子間的距離增大而增大D.分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大√解析解析由于氣體分子的間距大于分子直徑，故氣體分子的體積小于氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)之比，故A錯誤；顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒不停地?zé)o規(guī)則運動，是布朗運動，它是分子無規(guī)則運動的體現(xiàn)，但不是分子的運動，故B錯誤；分子間的相互作用力隨分子間距離增大而減小，但斥力減小得更快，故C錯誤；若分子間距是從小于平衡距離開始變化，則分子力先做正功再做負(fù)功，故分子勢能先減小后增大，故D正確.二、溫度和內(nèi)能1.溫度一切達到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的

.2.兩種溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo).關(guān)系：T＝t＋273.15K.3.分子的動能(1)分子動能是

所具有的動能；(2)分子熱運動的平均動能是所有分子熱運動動能的平均值，

是分子熱運動的平均動能的標(biāo)志；(3)分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的

.溫度分子熱運動溫度總和4.分子的勢能(1)意義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的

決定的能.(2)分子勢能的決定因素①微觀上：決定于

和分子排列情況；②宏觀上：決定于

和狀態(tài).相對位置分子間距離體積5.物體的內(nèi)能(1)概念理解：物體中所有分子熱運動的

和

的總和，是狀態(tài)量；(2)決定因素：對于給定的物體，其內(nèi)能大小由物體的

和

決定，即由物體內(nèi)部狀態(tài)決定；(3)影響因素：物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運動速度大小

；(4)改變物體內(nèi)能的兩種方式：

和

.動能分子勢能溫度體積無關(guān)做功熱傳遞答案自測2

(多選)對內(nèi)能的理解，下列說法正確的是A.系統(tǒng)的內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的B.做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，但是單純地對系統(tǒng)傳熱不能改變系統(tǒng)的內(nèi)能C.不計分子之間的分子勢能，質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的

內(nèi)能D.1g100℃水的內(nèi)能小于1g100℃水蒸氣的內(nèi)能√√解析解析系統(tǒng)的內(nèi)能是一個只依賴于系統(tǒng)自身狀態(tài)的物理量，所以是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的，A正確；做功和熱傳遞都可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，B錯誤；質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣的平均動能相同，但它們的物質(zhì)的量不同，內(nèi)能不同，C錯誤；在1g100℃的水變成100℃水蒸氣的過程中，分子間距離變大，要克服分子間的引力做功，分子勢能增大，所以1g100℃水的內(nèi)能小于1g100℃水蒸氣的內(nèi)能，D正確.研透命題點能力考點師生共研2.宏觀量與微觀量的相互關(guān)系(1)微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0.(2)宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ.(3)相互關(guān)系例1科學(xué)家可以運用無規(guī)則運動的規(guī)律來研究生物蛋白分子.資料顯示，某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66kg/mol，其分子可視為半徑為3×10－9m的球，已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol－1.請估算該蛋白的密度.(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案1×103kg/m3代入數(shù)據(jù)得ρ≈1×103kg/m3答案解析變式1

(2018·福建泉州模擬)2015年2月，美國科學(xué)家創(chuàng)造出一種利用細(xì)菌將太陽能轉(zhuǎn)化為液體燃料的“人造樹葉”系統(tǒng)，使太陽能取代石油成為可能.假設(shè)該“人造樹葉”工作一段時間后，能將10－6g的水分解為氫氣和氧氣.已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，摩爾質(zhì)量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1.試求：(結(jié)果均保留一位有效數(shù)字)(1)被分解的水中含有水分子的總數(shù)N；答案解析答案3×1016個解析水分子數(shù)：(2)一個水分子的體積V0.答案解析答案3×10－29m3變式2已知常溫常壓下CO2氣體的密度為ρ，CO2的摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則在該狀態(tài)下容器內(nèi)體積為V的CO2氣體含有的分子數(shù)為______.在3km的深海中，CO2濃縮成近似固體的硬膠體，此時若將CO2分子看做直徑為d的球，則該容器內(nèi)CO2氣體全部變成硬膠體后體積約為_________.答案解析CO2濃縮成近似固體的硬膠體，分子個數(shù)不變，則該容器內(nèi)CO2氣體全部變成硬膠體后體積約為：1.布朗運動(1)研究對象：懸浮在液體或氣體中的小顆粒；(2)運動特點：無規(guī)則、永不停息；(3)相關(guān)因素：顆粒大小、溫度；(4)物理意義：說明液體或氣體分子做永不停息的無規(guī)則的熱運動.2.擴散現(xiàn)象：相互接觸的物體分子彼此進入對方的現(xiàn)象.產(chǎn)生原因：分子永不停息地做無規(guī)則運動.基礎(chǔ)考點自主悟透3.擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較現(xiàn)象擴散現(xiàn)象布朗運動熱運動活動主體分子微小固體顆粒分子區(qū)別分子的運動，發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間比分子大得多的微粒的運動，只能在液體、氣體中發(fā)生分子的運動，不能通過光學(xué)顯微鏡直接觀察到共同點①都是無規(guī)則運動；②都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴散現(xiàn)象、布朗運動都反映分子做無規(guī)則的熱運動例2圖2甲和乙是某同學(xué)從資料中查到的兩張記錄水中炭粒運動位置連線的圖片，記錄炭粒位置的時間間隔均為30s，兩方格紙每格表示的長度相同.比較兩張圖片可知：若水溫相同，____(選填“甲”或“乙”)中炭粒的顆粒較大；若炭粒大小相同，____(選填“甲”或“乙”)中水分子的熱運動較劇烈.答案解析圖2甲乙解析對比甲、乙兩圖特點可知，乙圖中的炭粒運動劇烈，若水溫相同，顆粒越小運動越劇烈，故甲中炭粒的顆粒較大；若炭粒大小相同，則水溫越高，布朗運動越劇烈，故乙中水分子熱運動劇烈.例3

(2017·北京理綜·13)以下關(guān)于熱運動的說法正確的是A.水流速度越大，水分子的熱運動越劇烈B.水凝結(jié)成冰后，水分子的熱運動停止C.水的溫度越高，水分子的熱運動越劇烈D.水的溫度升高，每一個水分子的運動速率都會增大答案解析√解析分子熱運動的快慢只與溫度有關(guān)，與物體速度無關(guān)，溫度越高，分子熱運動越劇烈，A錯誤，C正確；水凝結(jié)成冰后，水分子的熱運動仍存在，故B錯誤；熱運動是大量分子運動的統(tǒng)計規(guī)律，即溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以溫度升高，分子的平均速率增大，并不代表每一個分子的速率都增大，故D錯誤.變式3

(多選)(2015·全國卷Ⅱ·33(1))關(guān)于擴散現(xiàn)象，下列說法正確的是A.溫度越高，擴散進行得越快B.擴散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)C.擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的D.擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生E.液體中的擴散現(xiàn)象是由于液體的對流形成的答案解析√√√解析根據(jù)分子動理論，溫度越高，擴散進行得越快，故A正確；擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的，不是化學(xué)反應(yīng)，故B錯誤，C正確；擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生，故D正確；液體中的擴散現(xiàn)象不是由于液體的對流形成的，是液體分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的，故E錯誤.變式4

(多選)關(guān)于布朗運動，下列說法中正確的是A.布朗運動就是熱運動B.布朗運動的激烈程度與懸浮顆粒的大小有關(guān)，說明分子的運動與懸浮

顆粒的大小有關(guān)C.布朗運動雖不是分子運動，但它能反映分子的運動特征D.布朗運動的激烈程度與溫度有關(guān)，這說明分子運動的激烈程度與溫度

有關(guān)答案解析√√解析布朗運動間接反映了液體分子永不停息地做無規(guī)則運動，它不是微粒的熱運動，也不是液體分子的熱運動，因此A錯誤，C正確；懸浮顆粒越小，布朗運動越顯著，這是由于懸浮顆粒周圍的液體分子對懸浮顆粒撞擊的不均衡性引起的，不能說明分子的運動與懸浮顆粒的大小有關(guān)，B錯誤；溫度越高，布朗運動越激烈，說明溫度越高，分子運動越激烈，D正確.變式5

(多選)(2017·全國卷Ⅰ·33(1))氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖3中兩條曲線所示.下列說法正確的是A.圖中兩條曲線下的面積相等B.圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的

情形C.圖中實線對應(yīng)于氧氣分子在100℃時的情形D.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E.與0℃時相比，100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分

子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大√√圖3答案解析√解析根據(jù)圖線的物理意義可知，曲線下的面積表示總分子數(shù)，所以圖中兩條曲線下的面積相等，選項A正確；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，且溫度越高，速率大的分子所占比例較大，所以圖中實線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較大的情形，虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形，選項B、C正確；根據(jù)曲線不能求出任意區(qū)間的氧氣分子數(shù)目，選項D錯誤；由圖線可知100℃時的氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比比0℃

時的百分比小，選項E錯誤.1.分子力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系：分子力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖4所示(取無窮遠(yuǎn)處分子勢能Ep＝0).

命題點三分子動能、分子勢能和內(nèi)能能力考點師生共研圖4(1)當(dāng)r＞r0時，分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)r增大時，分子力做負(fù)功，分子勢能增加.(2)當(dāng)r＜r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)r減小時，分子力做負(fù)功，分子勢能增加.(3)當(dāng)r＝r0時，分子勢能最小.2.內(nèi)能和機械能的區(qū)別能量定義決定量值測量轉(zhuǎn)化內(nèi)能物體內(nèi)所有分子的動能和勢能的總和由物體內(nèi)部分子微觀運動狀態(tài)決定，與物體整體運動情況無關(guān)任何物體都具有內(nèi)能，恒不為零無法測量.其變化量可由做功和熱傳遞來量度在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化機械能物體的動能及重力勢能和彈性勢能的總和與物體宏觀運動狀態(tài)、參考系和零勢能面選取有關(guān)，和物體內(nèi)部分子運動情況無關(guān)可以為零可以測量在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化例4

(多選)兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖5中曲線所示，曲線與r軸交點的橫坐標(biāo)為r0.相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下，由靜止開始相互接近.若兩分子相距無窮遠(yuǎn)時分子勢能為零，下列說法正確的是A.在r＞r0階段，F(xiàn)做正功，分子動能增加，勢能減小B.在r＜r0階段，F(xiàn)做負(fù)功，分子動能減小，勢能也減小C.在r＝r0時，分子勢能最小，動能最大D.在r＝r0時，分子勢能為零E.分子動能和勢能之和在整個過程中不變答案解析√√√圖5解析由Ep－r圖可知：在r＞r0階段，當(dāng)r減小時F做正功，分子勢能減小，分子動能增加，故A正確；在r＜r0階段，當(dāng)r減小時F做負(fù)功，分子勢能增加，分子動能減小，故B錯誤；在r＝r0時，分子勢能最小，但不為零，動能最大，故C正確，D錯誤；在整個相互接近的過程中，分子動能和勢能之和保持不變，故E正確.變式6

(多選)關(guān)于物體的內(nèi)能、溫度和分子的平均動能，下列說法正確的是A.溫度低的物體內(nèi)能一定小B.溫度低的物體分子平均動能一定小C.外界對物體做功時，物體的內(nèi)能不一定增加D.物體自由下落時速度增大，所以物體分子的平均動能也增大答案√√解析解析物體的內(nèi)能與溫度、體積、物質(zhì)的量均有關(guān)，物體的溫度低，其分子平均動能一定小，但其內(nèi)能不一定小，A錯誤，B正確；外界對物體做功，物體同時向外界放熱，其內(nèi)能不一定增加，C正確；物體的運動速度大，其運動的動能增大，但物體內(nèi)部分子的平均動能不一定增大，D錯誤.變式7如圖6所示，甲分子固定于坐標(biāo)原點O，乙分子從無窮遠(yuǎn)a處由靜止釋放，在分子力的作用下靠近甲.乙在b點合外力表現(xiàn)為引力，且為引力最大處，d點是分子靠得最近處.則下列說法正確的是A.乙分子在a點勢能最小B.乙分子在b點動能最大C.乙分子在c點動能最大D.乙分子在d點加速度為零答案√圖6解析解析乙分子由a運動到c，分子力表現(xiàn)為引力，分子力做正功，動能增大，分子勢能減小，所以乙分子在c處分子勢能最小，動能最大，故A、B錯誤，C正確；由分析可知，題圖是分子力與分子間距離關(guān)系圖線，乙在d點時受到的分子力最大，所以乙分子在d處的加速度最大，故D錯誤.課時作業(yè)1.(多選)(2015·山東理綜·37(1))墨滴入水，擴而散之，徐徐混勻.關(guān)于該現(xiàn)象的分析正確的是A.混合均勻主要是由于碳粒受重力作用B.混合均勻的過程中，水分子和碳粒都做無規(guī)則運動C.使用碳粒更小的墨汁，混合均勻的過程進行得更迅速D.墨汁的擴散運動是由于碳粒和水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的答案雙基鞏固練√√解析1234567891011解析根據(jù)分子動理論的知識可知，最后混合均勻是擴散現(xiàn)象，水分子做無規(guī)則運動，碳粒做布朗運動，由于布朗運動的劇烈程度與顆粒大小和溫度有關(guān)，所以使用碳粒更小的墨汁，布朗運動會更明顯，則混合均勻的過程進行得更迅速，故選B、C.12345678910112.(2016·北京理綜·20)霧霾天氣是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述，是特定氣候條件與人類活動相互作用的結(jié)果.霧霾中，各種懸浮顆粒物形狀不規(guī)則，但可視為密度相同、直徑不同的球體，并用PM10、PM2.5分別表示球體直徑小于或等于10μm、2.5μm的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫).某科研機構(gòu)對北京地區(qū)的檢測結(jié)果表明，在靜穩(wěn)的霧霾天氣中，近地面高度百米的范圍內(nèi)，PM10的濃度隨高度的增加略有減小，大于PM10的大懸浮顆粒物的濃度隨高度的增加明顯減小，且兩種濃度分布基本不隨時間變化.據(jù)此材料，以下敘述正確的是A.PM10表示直徑小于或等于1.0×10－6m的懸浮顆粒物B.PM10受到的空氣分子作用力的合力始終大于其受到的重力C.PM10和大懸浮顆粒物都在做布朗運動D.PM2.5的濃度隨高度的增加逐漸增大答案解析√1234567891011解析PM10顆粒物的直徑小于或等于10×10－6m＝1.0×10－5m，A項錯誤；PM10受到的空氣分子作用力的合力總是在不停地變化，并不一定始終大于重力，B項錯誤；PM10和大懸浮顆粒物受到空氣分子不停地碰撞做無規(guī)則運動，符合布朗運動的條件，C項正確；根據(jù)材料不能判斷PM2.5濃度隨高度的增加而增大，D項錯誤.12345678910113.下列關(guān)于溫度及內(nèi)能的說法中正確的是A.溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以兩個動能不同的分子相比，動能大

的溫度高B.兩個不同的物體，只要溫度和體積相同，內(nèi)能就相同C.質(zhì)量和溫度相同的冰和水，內(nèi)能是相同的D.一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，即使溫度不變，內(nèi)能也可能發(fā)生變化√答案解析1234567891011解析溫度是大量分子熱運動的宏觀體現(xiàn)，單個分子不能比較溫度大小，A錯誤；物質(zhì)的內(nèi)能由溫度、體積、物質(zhì)的量共同決定，故B、C均錯誤，D正確.12345678910114.由于兩個分子間的距離發(fā)生變化而使得分子勢能變小，則可以判定在這一過程中A.分子間的相互作用力一定做了功B.兩分子間的相互作用力一定增大C.兩分子間的距離一定變大D.兩分子間的相互作用力一定是引力答案√12345678910115.某同學(xué)利用花粉顆粒觀察布朗運動，并提出以下觀點，正確的是A.布朗運動指的是花粉微粒的無規(guī)則運動B.布朗運動指的是液體分子的無規(guī)則運動C.溫度為0℃時，液體分子的平均動能為零D.花粉微粒越大，其無規(guī)則運動越劇烈√解析布朗運動指懸浮在液體中的顆粒所做的無規(guī)則運動，故A正確；布朗運動不是分子的運動，只是反映了液體分子的無規(guī)則運動，故B錯誤；分子的運動是永不停息的，溫度為0℃時，液體分子的平均動能不為零，故C錯誤；微粒越小，液體溫度越高，布朗運動越劇烈，故D錯誤.答案解析12345678910116.(多選)下列說法正確的是A.只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計算出阿伏加德羅常數(shù)B.懸浮微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)就越多，布朗運動越

明顯C.在使兩個分子間的距離由很遠(yuǎn)(r＞10－9m)減小到很難再靠近的過程中，

分子間作用力先減小后增大，分子勢能不斷增大D.溫度升高，分子熱運動的平均動能一定增大，但并非所有分子的速率

都增大E.物體內(nèi)熱運動速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度有關(guān)√√答案解析√1234567891011解析懸浮微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)越多，受力越趨于平衡，布朗運動越不明顯，B錯誤.在使兩個分子間的距離由很遠(yuǎn)(r＞10－9m)減小到很難再靠近的過程中，分子間作用力先增大后減小再增大，分子勢能先減小后增大，C錯誤.12345678910117.(多選)關(guān)于分子動理論的規(guī)律，下列說法正確的是A.擴散現(xiàn)象說明物質(zhì)分子在做永不停息的無規(guī)則運動B.壓縮氣體時氣體會表現(xiàn)出抗拒壓縮的力是由于氣體分子間存在斥力的緣故C.兩個分子距離減小時，分子間引力和斥力都在增大D.如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必

定處于熱平衡，用來表征它們所具有的“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量是內(nèi)能E.已知某種氣體的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該氣體分

子之間的平均距離可以表示為答案√綜合提升練√√12345678910118.(多選)兩個相距較遠(yuǎn)的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至不再靠近.在此過程中，下列說法正確的是A.分子力先增大，后一直減小B.分子力先做正功，后做負(fù)功C.分子動能先增大，后減小D.分子勢能先增大，后減小E.分子勢能和動能之和不變√答案解析√√1234567891011解析由分子動理論的知識可知，當(dāng)兩個相距較遠(yuǎn)的分子相互靠近，直至