分子動理論、內(nèi)能

（一）分子動理論、內(nèi)能、知識點擊:分子動理論：（1）物質是由大量分子組成的。阿伏加德羅常數(shù)NA：imol純物質所含的粒子數(shù)（包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)……）是恒定的，這個數(shù)目叫做阿伏加德羅常數(shù)，Na=6.02x1023個/mol。分子直徑的數(shù)量級10-1m。［實驗探究］用油膜法測分子的直徑［實驗目的］測量油酸分子的直徑［實驗器材］油酸、酒精、滴管、痱子粉、量筒、刻度尺、蒸發(fā)皿［實驗步驟］a、把油酸滴入量筒，記下滴數(shù)，測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（把方格復印在透明薄膜上），測量油膜的面積S。d、實驗結論：分子直徑d=V/S=。（2）物體內(nèi)分子在做永不停息的無規(guī)則運動，這種物體內(nèi)大量分子的無規(guī)則運動跟溫度有關，所以把分子的這種運動叫做熱運動。擴散現(xiàn)象：擴散現(xiàn)象是指不同的物質互相接觸時，彼此進入對方的現(xiàn)象。擴散的本質是由于微粒（原子、分子等）的熱運動而產(chǎn)生的質量遷移現(xiàn)象。布朗運動：布朗運動不是外界影響產(chǎn)生的，布朗運動也不是分子運動，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)則無運動的特點。布朗運動有三個主要特點：永不停息地無規(guī)則運動；顆粒越小，布朗運動越明顯；溫度越高，布朗運動越明顯。（3）分子之間存在相互作用力。分子之間同時存在引力和斥力，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)，時于相同的A—|△養(yǎng)■時,更示兩個京子能碰「普為版隊值，與r^—費量蝮，略小于典.當兩個分子間距在圖像橫坐標ro距離時，分子間的引力與斥力平衡，分子間作用力為零，ro的數(shù)量級為10-iom，相當于ro位置叫做平衡位置。當分子間距離rVr。時，分子間作用力表現(xiàn)為斥力；當r>r°時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，當分子距離的數(shù)量級大于10-9m時，分子間的作用力變得十分微弱，可以忽略不計了。物體的內(nèi)能：（1）由于分子做永不停息的無規(guī)則運動，因此分子具有動能。溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志。物體溫度升高或降低，表示了物體內(nèi)部大量分子熱運動的平均動能增大或減小。溫度不變，就表示了分子熱運動的平均動能不變。（2）由于分子間存在著相互作用力，因此分子間具有由+蚓它們的相對位置決定的勢能，這就是分子勢能。［在微觀上，分子勢能的大小與分子間距離有關;在宏觀上，\選!=的處對于確定的物體，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能變化。因此分子勢能的大小變化可通一廠；過宏觀量體積來反映。（3）物體內(nèi)所有分子動能和勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。一切物體都是由不停地做無規(guī)則熱運動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的區(qū)別。做功使物體內(nèi)能改變的過程是機械能轉化為內(nèi)能的過程。而熱傳遞的過程只是物體之間內(nèi)能的轉移，沒有能量形式的轉化。熱力學第一定律：熱能可以從一個物體傳遞給另一個物體，也可以與機械能或其他能量相互轉換，在傳遞和轉換過程中，能量的總值不變。熱力學第一定律是對能量守恒和轉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表示外界對物體做的功，則二、能力激活：題型一：計算微觀世界的物理量（如分子數(shù)目、分子質量、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：質量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目（取1位有效數(shù)字）。計算出鐵原子的直徑。［分析］由于微觀量是不能直接測量的，人們可以測定宏觀物理量，用阿伏加德羅常數(shù)作為橋梁，間接計算出微觀量來。［解析］①鐵原子的數(shù)目門=—x6X1023"1.07X1022個；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：應用分子動理論分析問題：示例2：試用分子動理論的觀點解釋影響液體蒸發(fā)快慢的幾個因素。［分析］可從液體的分子結構的特點去考慮。［解析］在不停地做無規(guī)則運動的液體分子中，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；液面上空氣流動越快，液體內(nèi)部分子跑出液面被碰回的機會就越小，故蒸發(fā)也就越快。題型三：對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。按照分子動理論的觀點，這是因為（）稻草的分子間沒有引力，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。［分析］分子間同時存在著相互作用的引力和斥力。A、C對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)分子動理論的觀點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。這兩種力的作用范圍不同，一般地說，當分子間的距離小于10-iom時，斥力起主要作用；當分子間的距離大于10」0m時，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，當分子之間的距離大于分子直徑的10倍時，分子間的作用力變得十分微弱，可以忽略了。只有當分子間距離等于10-i0m時，引力才等于斥力，分子處于受力平衡狀態(tài)。題型四：對內(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)能是所有分子熱運動動能和分子勢能之總和，而不是分子定向移動的動能。另一方面，物體機械能增加，內(nèi)能不一定增加。［解析］不增加。示例6：在標準大氣壓下，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）分子熱運動的平均動能不變，因而物體的內(nèi)能不變。（2）分子的平均動能增加，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］在標準大氣壓下，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，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，分子勢能增大，所以在標準大氣壓下，100。0的水吸收熱量變成同溫度的水蒸氣，分子動能相同，但分子勢能是增大的，所以內(nèi)能也是增大的。之所以吸收熱量是因為要克服了引力做功。［解析］以上四個結論都不對。題型五：運用能的轉化和守恒定律進行物理計算：示例7：用鐵錘打擊鐵釘，設打擊時有80%的機械能轉化為內(nèi)能，內(nèi)能的50%用來使鐵釘?shù)臏囟壬?。問打?0次后，鐵釘?shù)臏囟壬叨嗌贁z氏度？已知鐵錘的質量為1.2kg，鐵錘打擊鐵釘時的速度是10m/s，鐵釘質量是40g，鐵的比熱是5.0X102J/（kg、C）。［分析］鐵錘打擊鐵釘時，鐵錘的一部分動能轉化為內(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|量分別用M和m表示，鐵錘打擊鐵釘時的速度用v表示。依據(jù)能的轉化和守恒定律，有AE=20x+Mv2x80%x50%，鐵釘?shù)膬?nèi)能增加量不能直接計算鐵釘?shù)臏囟龋覀儼褭C2械能轉化為內(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燃的，但現(xiàn)代的槍彈卻不用明火去點。其中的原理是：扣動扳機后，撞針撞擊子彈底部而做功，使彈殼內(nèi)溫度，當溫度迅速達到燃點，火藥就會，而對彈頭，使彈頭飛出槍膛射擊目標。（頁：4升高，燃燒爆炸，做功）將下列實驗事實與產(chǎn)生的原因對應起來水與酒精混合后體積變小固體很難被壓縮細繩不易拉斷鹽在熱水中溶化得快冰凍食品也會變干它們的對應關系分別是①②③④⑤（頁：4。.固體分子也在不停地運動》.分子運動的劇烈程度與溫度有關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）Ae；Bd；Cc；Db（頁：4升高，燃燒爆炸，做功）將下列實驗事實與產(chǎn)生的原因對應起來水與酒精混合后體積變小固體很難被壓縮細繩不易拉斷鹽在熱水中溶化得快冰凍食品也會變干它們的對應關系分別是①②③④⑤（頁：4。.固體分子也在不停地運動》.分子運動的劇烈程度與溫度有關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）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)，該氣體的摩爾質量和質量；阿伏伽德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質量和密度；阿伏伽德羅常數(shù)，該氣體的質量和體積；該氣體的密度、體積和摩爾質量。在有關布朗運動的說法中，正確的是（）液體的溫度越低，布朗運動越顯著；液體的溫度越高，布朗運動越顯著；懸浮微粒越小，布朗運動越顯著；懸浮微粒越大，布朗運動越顯著。判斷下面各結論是否正確？（1）溫度高的物體，內(nèi)能不一定大。（2）同樣質量的水在100C時的內(nèi)能比60C時的內(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，說明功可以轉化為熱量。兩塊光滑、干燥的玻璃，緊貼在一起不能結合成一整塊，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?。粌蓧K玻璃分子間距離太小，表現(xiàn)為斥力；兩塊玻璃的分子運動緩慢。下列有關溫度、做功、熱傳遞、內(nèi)能等的關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“研究摩擦與熱的關系”D/S實驗裝置，在這個實驗中，下列說法正確的是()塑料塊與溫度傳感器探棒發(fā)生摩擦，計算機顯示屏上顯示溫度升高；手柄勻速轉動時，顯示屏上顯示溫度曲線呈直線狀不升高；手柄轉動越快，顯示屏上顯示溫度升得越慢；泡沫塑料塊轉動圈數(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，會看到小碳粒在做無規(guī)則運動。關于布朗運動下列說法中正確的是()液體中懸浮微粒的布朗運動是做無規(guī)則運動的液體分子撞擊微粒引起的；物體的溫度越高，其分子的平均動能越大；物體里所有分子的動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動的路線圖，從A點開始計時，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不是小碳粒的運動軌跡；A在4105s時，小碳粒一定在DE連線的中點上；在r=100s時，小碳粒一定在DE連線上；F在r=100s時，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。現(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.跳繩是一種健身運動，設某運動員的質量是50kg，他1min跳繩180次，假定每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的2/5,則該運動員跳繩時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

儲存在ATP中，生成38個分子ATP,其余的能量都以內(nèi)能的形式散失掉了。試求參加比賽的運動員在1min內(nèi)消耗的葡萄糖是多少？（葡萄糖的摩爾質量是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)象時常常用到熱力學第一定律，通常把溫度、壓強相同的一部分空氣作為研究的對象，叫做氣團，直徑上千米。由于氣團很大，邊緣部分和外界的熱交換對整個氣團沒有明顯的影響，即式國=Q+W中的。=0，所以氣團的內(nèi)能的增減只等于外界對它或它對外界