專題一：分子動(dòng)理論 氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋

專題一：分子動(dòng)理論氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋［基礎(chǔ)回顧］一、分子動(dòng)理論，分子動(dòng)理論是從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來研究熱現(xiàn)象的理論。它的基本內(nèi)容是：，物體是由大量分子組成的這里的分子是指構(gòu)成物質(zhì)的單元，可以是、，也可以是分子。在熱運(yùn)動(dòng)中它們遵從相同的規(guī)律，所以統(tǒng)稱為分子。⑴這里建立了一個(gè)理想化模型：把分子看作是，所以求出的數(shù)據(jù)只在數(shù)量級上是有意義的。一般認(rèn)為分子直徑大小的數(shù)量級為m。⑵固體、液體被理想化地認(rèn)為各分子是排列的，每個(gè)分子的體積就是每個(gè)分子平均占有的空間。分子體積=物體體積：分子個(gè)數(shù)。⑶氣體分子仍視為小球，但分子間距離較大，不能看作一個(gè)挨一個(gè)緊密排列，所以氣體分子的體積遠(yuǎn)小于每個(gè)分子平均占有的空間。每個(gè)氣體分子平均占有的空間看作邊長的正立方體。⑷，是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把物質(zhì)的摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量和分子質(zhì)量、分子體積這些微觀物理量聯(lián)系起來了。NA=6.02X1023mol-i分子的熱運(yùn)動(dòng)物體里的分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)跟溫度有關(guān)，所以通常把分子的這種運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。都可以很好地證明分子的熱運(yùn)動(dòng)。⑵布朗運(yùn)動(dòng)：是指的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。布朗運(yùn)動(dòng)成因：。影響布朗運(yùn)動(dòng)劇烈程度因o素：，。o分子間的相互作用力⑴分子力有如下幾個(gè)特點(diǎn)：①分子間同時(shí)存在引力和斥力，分子力是引力和斥力的;引力和斥力都隨著距離的增大而;斥力比引力變化得。⑵分子間作用力（指引力和斥力的合力）隨分子間距離而變的規(guī)律是：①〃<%時(shí)表現(xiàn)為;②m0時(shí)分子力為；③‘>%時(shí)表現(xiàn)為；r>10r0以后，分子力變得十分微弱，可以忽略不計(jì)。二、單分子油膜法測定分子的直徑⑴把在水面上盡可能散開的油膜視為⑵把形成單分子油膜的分子視為排列的—形分子，把分子看作小球，這就是分子的理想化模型。⑶利用單分子油膜法可測定分子的直徑d=V/S,其中V是,S是水面上形成的單分子油膜的。三、 內(nèi)能⑴做熱運(yùn)動(dòng)的分子具有的動(dòng)能叫分子動(dòng)能。溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度越高，分子做熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大。⑵由分子間相對位置決定的勢能叫分子勢能。分子力做正功時(shí)分子勢能;分子力作負(fù)功時(shí)分子勢能。分子勢能與物體的有關(guān)。⑶和的總和叫做物體的內(nèi)能。物體的內(nèi)能跟物體的和都有關(guān)系：溫度升高時(shí)物體內(nèi)能;體積變化時(shí)，物體內(nèi)能變化。四、 氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋⑴用分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生（氣體壓強(qiáng)的微觀意義）。氣體的壓強(qiáng)是產(chǎn)生的。壓強(qiáng)的大小跟兩個(gè)因素有關(guān)：;?。⑵氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度間的關(guān)系：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，體積減小時(shí)，增大，壓強(qiáng)。一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度升高，增大，體積。一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度升高，增大，壓強(qiáng)。［重難點(diǎn)闡釋］布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，要注意以下幾點(diǎn)：①形成條件是：只要微粒足夠小。②微粒越小、溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈。③觀察到的是固體微粒（不是液體，不是固體分子）的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映的是液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性。④實(shí)驗(yàn)中描繪出的是某固體微粒每隔30秒的位置的連線，不是該微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。［典型例題］例1、從下列哪一組數(shù)據(jù)可以算出阿伏加德羅常數(shù)（）氧氣的摩爾質(zhì)量和氧分子的體積氧分子的質(zhì)量和氧分子的體積氧分子的質(zhì)量和氧氣的摩爾質(zhì)量氧氣的密度和氧氣的摩爾質(zhì)量例2、普通一個(gè)房間的面積S=15m2，高h(yuǎn)=3m，已知空氣的平均摩爾質(zhì)量M=2.9X10_2kg/mol，這個(gè)房間內(nèi)空氣的質(zhì)量約為（ ）幾gB.幾kg C.幾十kgD.幾百kg例3、關(guān)于分子間相互作用力的以下說法中，正確的是［］當(dāng)分子間的距離r=r時(shí)，分子力為零，說明此時(shí)分子間既不存在引力，也不存在斥力 °分子力隨分子間的距離r的變化而變化，當(dāng)r〉％時(shí)，分子間的引力和當(dāng)分子間的距離rVr時(shí)，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增加得快，故分子力表現(xiàn)為斥力當(dāng)分子間的距離r>10_9m時(shí)，分子間的作用力可以忽略不計(jì)例4、下列說法中正確的是物體吸熱后溫度一定升高物體溫度升高一定是因?yàn)槲樟藷崃?°C的冰化為0°C的水的過程中內(nèi)能不變100°C的水變?yōu)?00C的水汽的過程中內(nèi)能增大例5、將1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3的溶液有50滴，現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴在水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一單分子薄層，已測出這一薄層的面積為0.2m2，由此估測出的油酸分子的直徑為多少？［課堂練習(xí)］1、下列可算出阿伏德羅常數(shù)的一組數(shù)據(jù)是（）水的密度和水分子的體積水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積水分子的體積和水分子的質(zhì)量水分子的質(zhì)量和水的摩爾質(zhì)量2、 設(shè)分子間距離r=r（平衡距離）時(shí)作用力為零，則當(dāng)一個(gè)分子從遠(yuǎn)處以某一動(dòng)能向另一分子趨近的過程中（ ）r>r0時(shí)，分子勢能不斷減小，動(dòng)能不斷增加r=r「時(shí)，分子勢能為零，動(dòng)能最大rVr時(shí)，分子勢能增大，動(dòng)能減小r具有最小值時(shí)，分子動(dòng)能為零，分子勢能最大3、 質(zhì)量相等，溫度都為100C的水和水蒸氣，它們的內(nèi)能（ ）相等水的內(nèi)能比水蒸氣的內(nèi)能大水蒸氣的內(nèi)能比水的內(nèi)能大D.無法確定4、 下列關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說法中，正確的是哪幾個(gè)？［］布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)懸浮在液體中的顆粒越小，它的布朗運(yùn)動(dòng)越顯著液體的溫度越高，懸浮顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的小顆粒在液體分子作用下的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)5、 分子動(dòng)理論較好地解釋了物質(zhì)的宏觀熱力學(xué)性質(zhì)。據(jù)此可判斷下列說法中錯(cuò)誤的是[]顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停的作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性分子間的相互作用力隨著分子間距離的增大，一定先減小后增大分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大在真空、高溫條件下，可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料摻入其它元素6、為估算池中睡蓮葉面承受出滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng)，小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺(tái)，測得1小時(shí)內(nèi)杯中水上升了45mm.查詢得知，當(dāng)時(shí)雨滴豎直下落速度約為12m/s.據(jù)此估算該壓強(qiáng)約為（設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無反彈，不計(jì)雨滴重力，雨水的密度為1X103kg/ms）[]0.15PaB.0.54Pa C.1.5PaD.5.4Pa能力訓(xùn)練1分子動(dòng)理論氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋能力提高關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，正確的說法是（ ）布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)液體溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著懸浮顆粒越大，在相同時(shí)間內(nèi)撞擊它的分子數(shù)越多，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著關(guān)于分子的質(zhì)量，下列說法正確的是（ ）質(zhì)量相同的任何物體分子數(shù)都相同摩爾質(zhì)量相同的物體，分子質(zhì)量也相同分子質(zhì)量比一定等于它們摩爾質(zhì)量比在相同條件下，密度大的物質(zhì)的分子質(zhì)量一定大3、 關(guān)于內(nèi)能和機(jī)械能的下列說法中，正確的是（ ）機(jī)械能很大的物體，其內(nèi)能一定很大物體的機(jī)械能損失時(shí)，內(nèi)能卻可能增加物體的內(nèi)能損失時(shí)，機(jī)械能必然會(huì)減少物體的內(nèi)能為零時(shí)，機(jī)械能可以不為零4、 下面關(guān)于分子力的說法中正確的有：鐵絲很難被拉長，這一事實(shí)說明鐵絲分子間存在引力水很難被壓縮，這一事實(shí)說明水分子間存在斥力將打氣管的出口端封住，向下壓活塞，當(dāng)空氣被壓縮到一定程度后很難再壓縮，這一事實(shí)說明這時(shí)空氣分子間表現(xiàn)為斥力磁鐵可以吸引鐵屑，這一事實(shí)說明分子間存在引力5、已知水銀的摩爾質(zhì)量為M，直徑是（ ）,密度為P，阿伏加德羅常數(shù)為na，則水銀分子的6M1( )33M 1( )36MMA.兀PNa B.A4兀pNAC.兀pNaDPn. A6、 對液體和固體來說，如果用M表示摩爾質(zhì)量，mo表示分子質(zhì)量，P表示物質(zhì)的密度，七表示摩爾體積，V0表示分子體積，N表示阿伏加德羅常數(shù)，反映這些量之間關(guān)系的下列各式中，正確是（ ）N=V/Vo B.M=pVm C.mo=pV0 D.N=M/m°7、對于一定量的理想氣體，下列四個(gè)論述中正確的是（ ）當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)必變大當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)可以不變當(dāng)分子間的平均距離就大時(shí)，壓強(qiáng)必變小當(dāng)分子間的平均距離變大時(shí)，壓強(qiáng)必變大8、 質(zhì)量相等的ioo°c的水和ioor的水蒸汽，它們的（ ）分子的平均動(dòng)能相同，分子勢能相同分子的平均動(dòng)能相同，分子勢能不同分子的平均動(dòng)能不同，分子勢能相同分子的平均動(dòng)能不同，分子勢能不同9、關(guān)于物體內(nèi)能的改變，下列說法中正確的是 （ ）只有做功才能改變物體的內(nèi)能只有熱傳遞才能改變物體的內(nèi)能做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是不等效的10、關(guān)于分子間相互作用力，正確的說法是（ ）分子間既有引力作用，同時(shí)又有斥力作用；分子力是指分子間引力和斥力的合力當(dāng)分子間距離r=r時(shí)，分子力大小為零，此時(shí)分子間引力和斥力均為零 o當(dāng)分子間距離r>ro時(shí)，r越大,引力越??；當(dāng)分子間距離r<ro時(shí)，r越小，引力越大溫度越高，分子間相互相作用力就越大11、 兩個(gè)分子甲和乙相距較遠(yuǎn)（此時(shí)分子力可以忽略），設(shè)甲分子固定不動(dòng)，乙分子逐漸向甲靠近直到不能再靠近，在這個(gè)過程中，下面說法中正確的是（ ）分子力總是對乙做正功，分子勢能不斷減少；乙總是克服分子力做功，分子勢能不斷增大；乙先是克服分子力做功，然后分子力對乙做正功，分子勢能先增大后減??；分子力先對乙做正功，分子勢能減小，然后乙克服分子力做功，分子勢能增大。12、比較氫氣和氧氣，下面說法中正確的是（ ）因?yàn)檠醴肿淤|(zhì)量比氫分子質(zhì)量大，所以在相同溫度下，氧分子的平均動(dòng)能比氫分子的平均動(dòng)能大質(zhì)量和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的動(dòng)能體積和溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的動(dòng)能摩爾數(shù)相同，溫度相同的氫氣和氧氣具有相同的動(dòng)能13、下列有關(guān)熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的關(guān)系中正確的是（ ）

A、 10°C用熱力學(xué)溫度表示是10KB、 10C用熱力學(xué)溫度表示是283KC、 升高10C用熱力學(xué)溫度表示升高10KD、 升高10C用熱力學(xué)溫度表示升高283K14、在做用油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中，已知實(shí)驗(yàn)室中使用的酒精油酸溶液的體積濃度為〃，，又用滴管測得每N滴這種酒精油酸的總體積為V,,將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上，在玻璃板上描出油膜的邊界線，再把玻璃板放在畫有邊長為。的正方形小格的紙上（如右圖）測得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為m。⑴用以上字母表示油酸分子的大小必⑵從右圖中數(shù)得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為m=。15、已知金剛石的密度p=3500kg/m3。現(xiàn)有一塊體積V=5.7X10*的金剛石，它含有多少個(gè)碳原子？假如金剛石中碳原子是緊密地堆在一起的，試估算碳原子的直徑。答案專題一：分子動(dòng)理論氣體熱現(xiàn)象的微觀解釋［典型例題］例題1、分析：要算出阿伏加德羅常數(shù)，首先要知道1mol物質(zhì)的質(zhì)量M或體積V，M設(shè)分子質(zhì)量為m，分子體積為V。，則阿伏加德羅常數(shù)Na=^，對固體和液體還有V從Na=V0。在A、D選項(xiàng)中不知氧分子質(zhì)量，不能算出阿伏加德羅常數(shù)，故不能選A、D項(xiàng).在B項(xiàng)中不知氧氣摩爾質(zhì)量，不能算出阿伏加德羅常數(shù)，故不能選B項(xiàng)。值得注意的是在A、B項(xiàng)中如果知道氧氣的摩爾體積也不能算出阿伏加德羅常數(shù)，因?yàn)闅怏w分子間距很大，不能忽略。答案：C點(diǎn)評：要計(jì)算阿伏加德羅常數(shù)，可有兩種思路：①知道物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和M V分子質(zhì)量m，由Na=m求得.②知道物質(zhì)的摩爾體積V和分子體積V。，由N「匕求得。例題2分析：房間的空氣體積

V=Sh=15X3m3=45m3把這些空氣看成在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)狀況下1mol氣體積的體積V=22.4X10頌3，因此這些空氣的摩爾數(shù)為： 04522.4XI/4522.4XI/由空氣的平均摩爾質(zhì)量得空氣質(zhì)量為:m=nM=.、2片10*族2.9X10項(xiàng)瞄=59kg答案：C.點(diǎn)評：如要作較準(zhǔn)確的計(jì)算，需測出空氣的溫度和壓強(qiáng)，根據(jù)氣體定律折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，然后得出空氣的摩爾數(shù).例題3分析：分子力表現(xiàn)為引力還是斥力跟分子間的距離有關(guān)。當(dāng)r=r0時(shí)，引力和斥力同時(shí)存在，只是作用互相抵消分子力表現(xiàn)為零。所以，選項(xiàng)A不正確。當(dāng)r>r時(shí)，引力和斥力都隨距離的增大而減小，但斥力減小得更快，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。所以，選項(xiàng)B不正確。當(dāng)rVr時(shí)，分子間引力和斥力隨距離的減小而增大，但斥力比引力增長得更快，分子間的相互作用表現(xiàn)為斥力。所以，選項(xiàng)C正確。當(dāng)分子間的距離超過它們的直徑10倍以上時(shí)，相互作用就變得十分微弱，可以認(rèn)為分子力等于零。所以，選項(xiàng)D正確。答案：CD例題4分析:吸熱后物體溫度不一定升高，例如冰融化為水或水沸騰時(shí)都需要吸熱，而溫度不變，這時(shí)吸熱后物體內(nèi)能的增加表現(xiàn)為分子勢能的增加，所以A不正確。做功也可以使物體溫度升高，例如用力多次來回彎曲鐵絲，彎曲點(diǎn)鐵絲的溫度會(huì)明顯升高，這是做功增加了物體的內(nèi)能，使溫度上升，所以B不正確。冰化為水時(shí)要吸熱，內(nèi)能中的分子動(dòng)能不變，但分子勢能增加，因此內(nèi)能增加，所以C不正確。水沸騰時(shí)要吸熱，內(nèi)能中的分子動(dòng)能不變但分子勢能增加，所以內(nèi)能增大，D正確。答案：D例題5

分析：解答本題關(guān)鍵是找出滴在水面上的溶液中所含油酸的體積，1cm3的油1酸酒精溶液中所含的油酸體積為200cm3.那么，每1滴油酸酒精溶液中所含的油酸體積為1200：5Ocm3=1X1O-4cm3=1X1O-i0m