江蘇專用2018版高考物理大一輪復習第十一章熱學第1講分子動理論熱力學定律與能量守恒課件

1、第1講分子動理論內(nèi)能第十一章熱 學內(nèi)容索引基礎知識梳理命題點一分子動理論和內(nèi)能的基本概念命題點二微觀量估算的兩種建模方法命題點三布朗運動與分子熱運動課時作業(yè)命題點四分子動能、分子勢能和內(nèi)能基礎知識梳理1一、分子動理論一、分子動理論1.物體是由大量分子組成的(1)分子的大小分子的直徑(視為球模型)：數(shù)量級為 m；分子的質(zhì)量：數(shù)量級為1026 kg.(2)阿伏加德羅常數(shù)1 mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù).通?？扇A mol1；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.10106.0210232.分子永不停息地做無規(guī)則運動(1)擴散現(xiàn)象定義：不同物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象；實質(zhì)：擴散現(xiàn)

2、象并不是外界作用引起的，也不是化學反應的結果，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)布朗運動定義：懸浮在液體中的 的永不停息地無規(guī)則運動；實質(zhì)：布朗運動反映了 的無規(guī)則運動；特點：顆粒越小，運動越明顯；溫度越高，運動越劇烈.越高小顆粒液體分子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 ；同時增大合力減小快當rr0時，F(xiàn)引F斥，分子力為 ；當rr0時，F(xiàn)引F斥，分子

3、力表現(xiàn)為 ；當rr0時，F(xiàn)引F斥，分子力表現(xiàn)為 ；當分子間距離大于10r0(約為109 m)時，分子力很弱，可以忽略不計.(3)分子力與分子間距離的關系圖線由分子間的作用力與分子間距離關系圖線(如圖所示)可知：零引力斥力當兩個分子之間的距離大于r0時，分子間只有引力，當小于r0時，分子間只有斥力，這種說法是否正確？答案深度思考深度思考不正確.分子間引力和斥力是同時存在的.二、溫度和內(nèi)能二、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 .2.兩種溫標攝氏溫標和熱力學溫標.關系：Tt273.15 K.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

4、的平均值， 是分子熱運動的平均動能的標志；(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微觀上：決定于 和分子排列情況；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 和體積決定，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：做功和 .動能分子勢能溫度無關熱傳遞分子力

5、先增大后減小再增大；分子力先做正功，后做負功；分子勢能先減小后增大.當兩個分子從無窮遠逐漸靠近時，分子力大小如何變化，分子力做功情況如何？分子勢能如何變化？答案深度思考深度思考1.(人教版選修33P7第2題改編)以下關于布朗運動的說法正確的是A.布朗運動就是分子的無規(guī)則運動B.布朗運動證明，組成固體小顆粒的分子在做無規(guī)則運動C.一鍋水中撒一點胡椒粉，加熱時發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾.這說明溫度 越高布朗運動越激烈D.在顯微鏡下可以觀察到煤油中小粒灰塵的布朗運動，這說明煤油分子 在做無規(guī)則運動基礎題組自測基礎題組自測答案2.關于溫度的概念，下列說法中正確的是A.溫度是分子平均動能的標志，物體溫度高，

6、則物體的分子平均動能大B.物體溫度高，則物體每一個分子的動能都大C.某物體內(nèi)能增大時，其溫度一定升高D.甲物體溫度比乙物體溫度高，則甲物體的分子平均速率比乙物體的大答案3.(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.1 g 100 水的內(nèi)能小于1 g 100 水蒸氣的內(nèi)能答案解析系統(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

7、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1 g 100 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1 g 100 水的內(nèi)能小于1 g 100 水蒸氣的內(nèi)能，D正確.4.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無規(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，可能先減小后增大答案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

8、比，故A錯誤；顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒不停地做無規(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功，故分子勢能先減小后增大，故D正確.5.(人教版選修33P9第4題)如圖所示，把一塊洗凈的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接觸水面.如果你想使玻璃板離開水面，向上拉橡皮筋的力必須大于玻璃板的重量.請解釋為什么.答案 因為玻璃板和水的分子間存在分子引力.命題點一分子動理論和內(nèi)能的基本概念2 (多選)下列說法正確的是A.只要知道水的摩爾

9、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(r109 m)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【例1】答案解析懸浮微粒越大，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(r109 m)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.題組階梯突破題組階梯突破1.下列說法正確的是A.布朗運動是液

10、體分子的運動，它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動B.擴散現(xiàn)象表明，分子在永不停息地運動C.當分子間距離增大時，分子間引力增大，分子間斥力減小D.當分子間距等于r0時，分子間的引力和斥力都為零答案2.(多選)關于分子力，下列說法中正確的是A.碎玻璃不能拼合在一起，說明分子間斥力起作用B.將兩塊鉛壓緊以后能連在一塊，說明分子間存在引力C.水和酒精混合后的體積小于原來體積之和，說明分子間存在引力D.固體很難被拉伸，也很難被壓縮，說明分子間既有引力又有斥力答案命題點二微觀量估算的兩種建模方法31.求解分子直徑時的兩種模型(對于固體和液體)提醒提醒對于氣體，利用d 算出的不是分子直徑，而是氣體分子間的平均

11、距離.2.宏觀量與微觀量的相互關系(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.(3)相互關系 已知常溫常壓下CO2氣體的密度為，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3 km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_.【例2】題眼答案解析在該狀態(tài)下容器體積為V；CO2濃縮成近似固體的硬膠體. 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

12、變成硬膠體后體積約為：3.目前我國部分地區(qū)空氣污染嚴重，為了改善家居空氣質(zhì)量，小雷同學家買了一臺空氣凈化器，其凈化能力是290 m3/h(凈化能力是指每小時有多少體積的空氣通過凈化器被凈化).若他家室內(nèi)壓強為一個標準大氣壓，溫度為17 .已知1 mol氣體在一個標準大氣壓、0 時的體積為22.4 L，阿伏加德羅常數(shù)NA6.01023 mol1.求：每小時內(nèi)有多少空氣分子通過這臺空氣凈化器？(計算結果保留兩位有效數(shù)字)7.31027個題組階梯突破題組階梯突破答案解析溫度是t117 時，凈化的空氣的體積：V1290 m3這些氣體在標準狀況下的體積為V2，由理想氣體的狀態(tài)方程得：4.空調(diào)在制冷過程中

13、，室內(nèi)水蒸氣接觸蒸發(fā)器(銅管)液化成水，經(jīng)排水管排走，空氣中水分越來越少，人會感覺干燥.某空調(diào)工作一段時間后，排出液化水的體積V1.0103 cm3.已知水的密度1.0103 kg/m3、摩爾質(zhì)量M1.8102 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA6.01023 mol1.試求：(結果均保留一位有效數(shù)字)(1)該液化水中含有水分子的總數(shù)N； 答案解析31025個(2)一個水分子的直徑d. 答案解析41010 m命題點三布朗運動與分子熱運動41.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)相關因素：顆粒大小，溫度；(4)物理意義：說明液體或氣體分子做永

14、不停息地無規(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.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，不能通過光學顯微鏡直接觀察到共同點都是無規(guī)則運動；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 (多選)關于布朗運動，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，說明分子的運動與懸浮 顆粒的大小有關C.布朗運動雖不

15、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，這說明分子運動的激烈程度與溫度 有關【例3】答案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，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.題組階梯突破題組階梯突破5.(多選)關于擴散現(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)間的一種化學反應C.擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)

16、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)生答案解析根據(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，不是化學反應，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.6.(多選)下列哪些現(xiàn)象屬于熱運動A.把一塊平滑的鉛板疊放在平滑的鋁板上，經(jīng)相當長的一段時間再把它 們分開，會看到與它們相接觸的面都變得灰蒙蒙的B.把胡椒粉末放入菜湯中，最后胡椒粉末會沉在湯碗底，但我們喝湯時 嘗到了胡椒的味道C.含有泥沙的水經(jīng)一定時間會變澄清D.用砂輪打磨而使零件溫度升高答案解析熱運動在微觀上是指分子的運動，如擴散現(xiàn)象，在宏觀上表現(xiàn)為溫度的變化，如“

17、摩擦生熱”、物體的熱傳遞等，而水變澄清的過程是泥沙在重力作用下的沉淀，不是熱運動，C錯誤.5命題點四分子動能、分子勢能和內(nèi)能1.分子力、分子勢能與分子間距離的關系分子力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關系圖線如圖所示(取無窮遠處分子勢能Ep0).(1)當rr0時，分子力表現(xiàn)為引力，當r增大時，分子力做負功，分子勢能增加.(2)當rr0時，分子力表現(xiàn)為斥力，當r減小時，分子力做負功，分子勢能增加.(3)當rr0時，分子勢能最小. 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

18、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，和物體內(nèi)部分子運動情況無關可以為零可以測量2.內(nèi)能和機械能的區(qū)別 (多選)關于分子間相互作用力與分子間勢能，下列說法正確的是A.在10r0距離范圍內(nèi)，分子間總存在著相互作用的引力B.分子間作用力為零時，分子間的勢能一定是零C.當分子間作用力表現(xiàn)為引力時，分子間的距離越大，分子勢能越小D.兩個分子間的距離變大的過程中，分子間引力變化總是比斥力變化慢【例4】答案解析在10r0距離范圍內(nèi)，分子間總存在著相互作用的引力和斥力，選項A正確；分子間作用力為零時，分子間的勢能最小，但不

19、是零，選項B錯誤；當分子間作用力表現(xiàn)為引力時，隨分子間的距離增大，克服分子力做功，故分子勢能增大，選項C錯誤；兩個分子間的距離變大的過程中，分子間引力變化總是比斥力變化慢，選項D正確；故選A、D. (多選)以下說法正確的是A.溫度低的物體內(nèi)能一定小B.溫度低的物體分子運動的平均速率小C.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D.外界對物體做功時，物體的內(nèi)能不一定增加【例5】答案解析因為內(nèi)能的大小與物體的溫度、質(zhì)量和體積都有關，溫度低的物體內(nèi)能不一定小，故A錯誤；溫度是分子平均動能的標志，溫度低的物體分子運動的平均動能一定小，但溫度低的物體內(nèi)分子運動的平均速率不一定

20、比溫度高的物體內(nèi)分子運動的平均速率小，這是因為溫度低的物體分子可能質(zhì)量較小，其平均速率反而更大，故B錯誤；溫度越高，分子熱運動的平均動能越大，分子的平均速率增大，這是統(tǒng)計規(guī)律，具體到少數(shù)個別分子，其速率的變化不確定，因此仍可能有分子的運動速率是非常小的，故C正確；外界對物體做功時，若同時散熱，物體的內(nèi)能不一定增加，故D正確.判斷分子動能變化的兩種方法判斷分子動能變化的兩種方法1.利用分子力做功判斷僅受分子力作用時，分子力做正功，分子勢能減小，分子動能增加；分子力做負功，分子勢能增加，分子動能減小.2.利用分子勢能Ep與分子間距離r的關系圖線判斷如圖所示，僅受分子力作用時，分子動能和勢能之和不變

21、，根據(jù)Ep變化可判知Ek變化.而Ep變化可根據(jù)圖線判斷，但要注意此圖線和分子力與分子間距離的關系圖線形狀雖然相似，但意義不同，不要混淆.方法感悟方法感悟題組階梯突破題組階梯突破7.(多選)關于分子間的作用力，下列說法正確的是A.分子之間的斥力和引力同時存在B.分子之間的斥力和引力大小都隨分子間距離的增大而減小C.分子之間的距離減小時，分子力一定做正功D.分子之間的距離增大時，分子勢能一定減小答案8.(多選)兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關系如圖中曲線所示，曲線與r軸交點的橫坐標為r0.相距很遠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時分子勢能為零，下列說法正

22、確的是A.在rr0階段，F(xiàn)做正功，分子動能增加，勢能減小B.在rr0階段，F(xiàn)做負功，分子動能減小，勢能也減小C.在rr0時，分子勢能最小，動能最大D.分子動能和勢能之和在整個過程中不變答案解析由Epr圖可知：在rr0階段，當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rr0階段，當r減小時F做負功，分子勢能增加，分子動能減小，故B錯誤；在rr0時，分子勢能最小，但不為零，動能最大，故C正確；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D正確.課時作業(yè)61.(多選)墨滴入水，擴而散之，徐徐混勻.關于該現(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

23、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)生化學反應引起的答案解析12345678910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，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.123456789102.下列說法正確的是A.布朗運動的無規(guī)則性反映了液體分子運動的無規(guī)則性B.懸浮在液體中的固體小顆粒越大，則其所做的布朗運動就越劇烈C.物體的溫度為0 時，物體的分子平均動能為零D.布朗運動的劇烈程度與

24、溫度有關，所以布朗運動也叫熱運動答案解析12345678910布朗運動的無規(guī)則性反映了液體分子運動的無規(guī)則性，選項A正確；懸浮在液體中的固體小顆粒越小，則其所做的布朗運動就越劇烈，選項B錯誤；無論物體的溫度為多少，物體的分子平均動能永遠不為零，選項C錯誤；布朗運動的劇烈程度與溫度有關，但是布朗運動不是分子運動，所以不叫熱運動，選項D錯誤；故選A.123456789103.霧霾天氣是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的籠統(tǒng)表述，是特定氣候條件與人類活動相互作用的結果.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10 m、2.5

25、 m的顆粒物(PM是顆粒物的英文縮寫).某科研機構對北京地區(qū)的檢測結果表明，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.12345678910據(jù)此材料，以下敘述正確的是A.PM10表示直徑小于或等于1.0106 m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12345678910PM10顆粒物的直徑為10106 m1.0105 m，A項錯；PM10受到的空氣分子

26、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；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.123456789104.下列關于溫度及內(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.123456789105.(多選)對于分子動理論和物體內(nèi)能的理解，下列說法正確的是A.溫度高的物體內(nèi)能不一定大，但分子平均動能一定大B.外界對物體做功，物體內(nèi)能一定增加C.溫度越高，布朗運動越顯著D.當分子間的距離增大時，分子間作用力就一直減小答案解析12345678910溫度高的物體分子平均動能一定大，但是內(nèi)能不一