分子運動論熱和功

分子運動論熱和功第1頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月【知識要點】一、分子運動論1．分子運動論的基本內(nèi)容(1)物質(zhì)是由大量分子組成的；(2)分子永不停息地做無規(guī)則運動；(3)分子之間存在著相互作用的斥力和引力。第2頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月2．阿伏伽德羅數(shù)

(1)一mol任何物質(zhì)含有的微粒數(shù)都相同，這個數(shù)叫做阿伏伽德羅常數(shù)。一般計算取NA=6.02×1023mol-1(2)阿伏伽德羅常數(shù)是把宏觀物理量和微觀物理量聯(lián)系起來的重要基本常數(shù)。如果摩爾質(zhì)量是μ，分子質(zhì)量是m，阿伏伽得羅數(shù)NA，那么三者的關(guān)系式為m=μ/NA

如摩爾體積是V、分子的體積是v，那么v=V/NA

如果把分子看成是球，根據(jù)球的體積公式則可以推算出分子的直徑第3頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月

3．分子熱運動和布朗運動(1)組成物質(zhì)的分子永不停息地做無規(guī)則運動。就某個分子而言，它的速度和位置變化都是無規(guī)則的，但大量分子的整體表現(xiàn)出一定的規(guī)律，溫度越高，分子的無規(guī)則運動越激烈，所以又稱分子的無規(guī)則運動為熱運動。(2)布朗運動是懸浮在液體(或氣體)中的微小顆粒的無規(guī)則運動。布朗顆粒是大量分子的集合，它的運動是由液體(或氣體)分子對它的碰撞不平衡引起的。溫度越高，布朗運動越激烈；顆粒越小，布朗運動越顯著。第4頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月

4．分子之間的相互作用力

(1)分子之間的相互作用包括斥力和引力，斥力和引力同時存在，實際表現(xiàn)出來的分子力是分子間斥力和引力的合力。(2)斥力和引力都隨分子間的距離增大而減小，但斥力的變化比引力的變化快。若r0表示斥力和引力相等的分子間的距離，那么當分子間的距離r<r0時，斥力大于引力，分子力表現(xiàn)為斥力；那么當分子間的距離r>r0時，斥力小于引力，分子力表現(xiàn)為引力。第5頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月二、熱和功1、物體的內(nèi)能(1)分子的動能：物體的分子做無規(guī)則運動所具有的動能叫做分子的動能。分子的平均動能：分子動能的平均值叫做分子的平均動能。物體的溫度越高，分子的熱運動越激烈，分子的平均動能越大，所以從分子運動論的觀點來看，溫度是物體分子平均動能的標志。第6頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)分子的勢能：由于分子之間存在著相互作用力，物體中的分子也具有由它們相對位置所決定的能，這種能叫做分子的勢能。在分子間的距離減小的過程中，且分子間的距離r>r0時，分子的勢能減?。辉诜肿娱g的距離減小的過程中，且分子間的距離r<r0時，分子的勢能增大；當分子間的距離r=r0時，分子的勢能有極小值。物體的體積改變時，分子間的距離隨著改變，因而分子的勢能也隨著改變。所以分子的勢能跟物體的體積、物態(tài)有關(guān)。第7頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)物體的內(nèi)能：物體里所有分子無規(guī)則熱運動的動能和分子間相互作用勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。由于物體分子的平均動能跟溫度有關(guān)系，分子的勢能跟物體的體積及物態(tài)有關(guān)系，所以物體的內(nèi)能除了跟分子的總數(shù)多少有關(guān)，還跟物體的溫度、體積及物態(tài)有關(guān)系。從下式能更好的理解上述結(jié)論,E=N(Ek+Ep)式中E表示物體的內(nèi)能,Ek表示分子的平均動能,Ep表示分子的平均勢能,N表示物體的總分子數(shù).第8頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月2、能夠改變物體內(nèi)能的兩種物理過程(1)做功是其它形式的能與系統(tǒng)內(nèi)能間的轉(zhuǎn)化過程。(2)熱傳遞是物體或系統(tǒng)之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程。(3)熱力學第一定律外界對系統(tǒng)所做的功與系統(tǒng)吸收的熱量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加，寫成公式為W+Q=△E。3、能的轉(zhuǎn)化與守恒定律能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體。第9頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月【典型例題】例1、水的摩爾質(zhì)量μ=18×10-3kg/mol，水的密度是ρ=1.0×103kg/m3，求水分子的質(zhì)量m與體積v。分析：阿伏伽得羅數(shù)NA=6.023×1023mol-1，是把宏觀物理量與微觀物理量聯(lián)系起來的重要常數(shù)。如分子的質(zhì)量m與摩爾質(zhì)量間的關(guān)系為m=μ/NA分子的體積v與摩爾體積Vmol間的關(guān)系為v=Vmol/NA而摩爾體積Vmol可根據(jù)摩爾質(zhì)量m與密度ρ按下面的公式計算出來Vmol=μ/ρ第10頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月解：水分子的質(zhì)量為水分子的體積為答：水分子的質(zhì)量為，水分子的體積為。第11頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月例2．關(guān)于布朗運動，下列說法正確的是

A．布朗運動是液體分子的運動；

B．布朗運動的無規(guī)則性，反映了液體內(nèi)部分子運動的無規(guī)則性；

C．與固體微粒相碰的液體分子數(shù)越多，布朗運動越顯著。

D．液體的溫度越高，布朗運動越激烈。

分析：布朗運動是指懸浮在液體中的微小顆粒的運動，而不是液體分子的運動。懸浮在液體中的固體微粒，受到周圍分子碰撞的力不平衡，因而向受力作用較小的方向運動。布朗運動間接地反映了分子運動的無規(guī)則性。在相同的時間內(nèi)，與固體微粒相碰的液體分子數(shù)越多，說明固體微粒較大，在某一瞬間跟它相撞的分子數(shù)越多，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越不明顯，加之固體微粒越大，其慣性就越大，因而布朗運動不是越明顯，而是越不明顯。既然布朗運動是液體分子無規(guī)則運動引起的，液體的溫度越高，分子無規(guī)則運動越激烈，從而它所引起的布朗運動也就越顯著。

解答：選項B、D、是正確的。第12頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月

例3、

當兩分子間的距離等于r0時，分子間的斥力和引力相平衡，

則下列敘述中正確的是

A.

當分子間的距離大于r0時，分子間的斥力和引力都隨距離的增大而增大，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力；

B.

當分子間的距離大于r0時，分子間沒有斥力，分子間的引力隨分子間距離的增大而增大，分子間的作用力表現(xiàn)為引力；

C.

當分子間的距離大于r0時，分子間沒有引力，分子間的斥力隨分子間距離的增大而減小，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力；

D.

當分子間的距離大于r0時，分子間的斥力和引力都隨距離的增大而減小，但斥力減小得更快，故分子間的作用力表現(xiàn)為引力。

第13頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月分析：分子間同時存在著引力和斥力，它們的大小跟分子間距離的關(guān)系如圖所示，圖甲中的兩條虛線分別表示兩個分子間的引力和斥力隨距離變化的情形，實線表示引力和斥力的合力即實際表現(xiàn)出來的分子間的作用力隨距離變化的情形。我們看到，當分子間的距離大于r0時，引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，但斥力減小的更快，因而分子間的作用力表現(xiàn)為引力，如乙圖中圖示的那樣。解答：選項D是正確的。

第14頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月例4．質(zhì)量相等的氫氣和氧氣，溫度相同，不考慮分子間的勢能，則A．氧氣的內(nèi)能較大；B．氫氣的內(nèi)能較大；C．兩者內(nèi)能相等；D．氫氣分子的平均動能較大。第15頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月分析：內(nèi)能等于物體里所有分子的動能和勢能的總和，即均勢能，N表示物體內(nèi)所有分子的個數(shù)。按題意，氫氣和氧氣的溫度相同，則氫氣和氧氣分子的平均動能相等，且不考慮分子間的勢能，那么氣體內(nèi)能的計算公式可化簡為由于氫氣和氧氣的分子量不同，質(zhì)量相等的氫氣和氧氣所包含的分子的個數(shù)就不同，氫氣的分子數(shù)多于氧氣的分子數(shù)。解答：質(zhì)量相等，溫度相同的氫氣和氧氣在不考慮分子間勢能的條件下，氫氣的內(nèi)能較大。因此，選項B正確。第16頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月例5.根據(jù)分子運動論，物質(zhì)分之之間的距離為r0時，分子所受的斥力和引力相等，以下關(guān)于分子勢能說法正確的是A.

當分子間的距離為r0時，分子具有最大勢能；距離增大或減小時，勢能都變??；B.

當分子間的距離為r0時，分子具有最小勢能；距離增大或減小時，勢能都變大；C、分子距離越大，分子勢能越??；分子距離越小，分子勢能越大；D、分子距離越大，分子勢能越大；分子距離越小，分子勢能越小。第17頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月分析：分子間的相互作用包括斥力和引力，斥力和引力同時存在，由分子相對位置決定的勢能。分子勢能的大小和分子間的距離有關(guān)，在力學中我們知道，重力做正功，重力勢能減少；重力做負功，重力熱能增加。同樣的道理，當間的距離發(fā)生變化時，分子力做正功，分子勢能減少；當分子力做負功，分子勢能增加。第18頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月我們這樣想象問題，分子將一個分子置于坐標原點，將另一個分子由無窮遠處向從標原點靠近。若規(guī)定分子相距無窮遠時，分子勢能為零，第19頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月解答：選項B正確第20頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月例6．對于一定質(zhì)量的物體(或系統(tǒng))。

A、吸熱物體溫度一定升高；

B、只要氣體的體積、溫度都變化，則內(nèi)能一定改變；

C、外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能可能不變；

D、物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變。分析：能夠改變物體內(nèi)能的物理過程有兩種：做功和熱傳遞。這一規(guī)律可以用一個數(shù)學公式嚴格地表達出來，這就是熱力學第一定律，W+Q=△E從熱力學第一定律的高度討論此題更為方便第21頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月解答：吸熱的物體內(nèi)能不一定增加，因為物體(或系統(tǒng))在吸熱的同時可以對外做功，如外界對物體做負功，可能導(dǎo)致物體的內(nèi)能減少。選項A不正確。氣體的溫度變化要影響氣體分子的平均動能，氣體的體積發(fā)生變化要影響氣體分子的相互作用勢能。在分子的平均動能增加而分子相互作用勢能減小的情況下，完全有可能使氣體的內(nèi)能不發(fā)生變化。應(yīng)當說明的是，這是所說的氣體是實際氣體，而不是理想氣體。選項B不正確。外界對系統(tǒng)做功，但系統(tǒng)也可能吸熱，也可能放熱。當外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)放熱，則系統(tǒng)內(nèi)能完全有可能不變。因此選項C正確。溫度不變，物體分子的平均動能不變，但物體分子間的距離發(fā)生變化時，即物體的體積(或物態(tài))發(fā)生變化時，物體分子間相互作用的勢能仍有可能改變，從而使物體的內(nèi)能發(fā)生改變。因此“物體溫度不變，其內(nèi)能一定不變”的判斷是錯誤的。如0℃的冰變?yōu)?℃的水，溫度不變，但內(nèi)能卻改變了。選項D是錯誤的。以上四個選項中只有選項C是正確的。第22頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月【反饋練習】1、關(guān)于布朗運動，下列說法正確的是A．布朗運動是指液體分子的無規(guī)則運動B．布朗運動產(chǎn)生的原因是液體分子對小顆粒的吸引力不平衡引起的C．布朗運動產(chǎn)生的原因是液體分子對小顆粒碰撞時產(chǎn)生的沖力不平衡引起的D．在懸浮微粒大小不變的情況下，溫度越高，液體分子無規(guī)則運動越激烈。答案:CD第23頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月2、關(guān)于分子間的相互作用力，下面說法中正確的是答案:BCD是因為此時引力和斥力均不存在；力比引力增加得快，因而斥力大于引力；減小，但引力比斥力減小得慢，因而斥力小于引力，分子力表現(xiàn)為引力；時，相互作用力十分微弱，認為分子力為零。第24頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月3、兩個分子甲和乙相距較遠(此時它們之間的分子力可以忽略)，設(shè)甲固定不動，乙逐漸向甲靠近直到不能再靠近的過程中，下面說法正確的是A．分子力總是對乙做正功B．乙總是克服分子力做功C．先是乙克服分子力做功，然后分子力對乙做正功D．先是分子力對乙做正功，然后乙克服分子力做功答案:D第25頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月4、質(zhì)量1kg0℃的水，變成0℃的冰時，體積膨脹，則A．分子平均動能減小，分子勢能增加B．分子平均動能增大，分子勢能減小C．分子平均動能不變，分子勢能增大D．分子平均動能不變，分子勢能減小答案:D第26頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月5、下面關(guān)于分子力和分子勢能的說法正確的是答案:BC離的減小，分子勢能要增大距的增大分子勢能要減小第27頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月6、關(guān)于物體的內(nèi)能，下面說法正確的是A．溫度相同，質(zhì)量相同的同種物體，內(nèi)能不一定相同B．物體的動能越大，內(nèi)能就越大C．冰在溶解時，保持溫度不變，因而內(nèi)能也不變D．兩個物體互相磨擦，一定使物體溫度都升高答案:A第28頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月7、質(zhì)量相同、溫度相同的氫氣和氧氣，它們的A．分子數(shù)相同B．內(nèi)能相同C．分子的平均速度相同D．分子的平均動能相同答案:D第29頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月8、100℃的水變成100℃的水蒸氣，下列有關(guān)能量的說法正確的是A．分子的平均動能增加B．分子的勢能增加C．每個分子的動能都增加D．所有分子的動能，勢能都增加答案:B第30頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月9、從下列哪一組數(shù)據(jù)可以算出阿伏加德羅常數(shù)？A．水的密度和水的摩爾質(zhì)量B．水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積C．水分子的體積和水分子的質(zhì)量D．水分子的質(zhì)量和水的摩爾質(zhì)量答案:D第31頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月10、溫度相同的一水滴和一鐵球，從同一高度落下，假定它們的勢能全部轉(zhuǎn)變?yōu)楦髯缘膬?nèi)能，則到達地面時A．水滴溫度比鐵球溫度高B．水滴溫度比鐵球溫度低C．二者溫度相同D．無法確定答案:B第32頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月【課后練習】1.體積是2×10-3cm3的一滴油，滴在湖面上，最終擴展成面積為6m2的油膜。由此可以估算出該種油分子直徑的大小是m。(要求一位有效數(shù)字)答案:3×10-3

第33頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月2．在不同溫度下觀察同一種液體內(nèi)懸浮顆粒的布朗運動，發(fā)現(xiàn)當溫度越____時，懸浮顆粒的運動越激烈。如果溫度一定而顆粒大小不同，則顆粒越_______，這種運動越明顯。答案:高，小

第34頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.一滴露水的質(zhì)量約9×10-5g。它含有

個水分子。(阿伏伽得羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1，1mol的水的質(zhì)量是18g)答案:3×1018

第35頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月4．從分子運動認的觀點看，_____是物體分子平均動能的標志。物體里所有的分子的動能和勢能的總和叫做物體的______。答案:溫度、內(nèi)能第36頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月5．用顯微鏡觀察液體中懸浮微粒的布朗運動，觀察到的是A．液體中懸浮微粒的有規(guī)則運動B．液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動C．液體分子的有規(guī)則運動D．游體分子的無規(guī)則運動答案:B第37頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月6．用顯微鏡觀察液體中懸浮顆粒的布朗運動，所得到的結(jié)論正確的是A．布朗運動是分子運動B．懸浮顆粒越大，布朗運動越激烈C．液體溫度越高，布朗運動越激烈D．布朗運動是液體分子無規(guī)則運動的反映答案:CD第38頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月7．當兩個分子之間的距離為r0時，正好處于平衡狀態(tài)。下面關(guān)于分子間相互作用的引力斥力的各說法中，正確的是答案:CD且斥力大于引力且斥力小于引力第39頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月8．關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是A．物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子的動能和勢能的總和B．物體不從外界吸收熱量，其內(nèi)能也可能增加C．外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增加D．物體內(nèi)能的多少，跟物體的溫度和體積都有關(guān)系答案:ABD第40頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月9．關(guān)于物體內(nèi)能的改變，下列說法中正確的是A．能夠改變物體內(nèi)能的物理過程有兩種：做功和熱傳遞B．物體放出熱量，它的內(nèi)能一定減少C．物體吸收熱量，它的內(nèi)能一定增加D．外界對物體做功，物體的內(nèi)能不一定增加答案:AD第41頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月10．下列關(guān)于做功和熱傳遞的論述，不正確的是A．做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能B．做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是不等效的C．做功使物體的內(nèi)能改變，是使其它形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化D．熱傳遞使物體的內(nèi)能改變，是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移答案:ACD第42頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月

11、已知銅的摩爾質(zhì)量是64g/mol，銅的密度是8.9×103kg/m3，試估算銅原子的質(zhì)量和直徑。答案:1.1×10-25kg；2.8×10-10m第43頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月12、在室溫27°C，一真空容器內(nèi)的壓強為10-8Pa，試估算該容器內(nèi)氣體分子間的平均距離。(設(shè)1標準大氣壓為p0=1.0×105Pa，保留1位有效數(shù)字)答案:7×10-5m第44頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月13、已知高山上某處的氣壓為0.40×105Pa，氣溫為零下30°C，求該處每立方厘米大氣中的分子數(shù)。答案:1.2×1019個第45頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月

14、將1cm3的油酸溶于酒精，制成200㎝3的油酸酒精溶液。已知1㎝3的溶液有50滴，現(xiàn)取1滴溶液滴到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一個單分子薄層，已測出這一薄層的面積為0.2m2的，由此可估測油酸分子直徑為多大？答案:5×10-10m第46頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月