151分子动理论 内能

第1节　分子动理论　内能10－1010－266.02×10231．扩散现象：相互接触的物体彼此进入对方的现象．温度越高，扩散．2．布朗运动(1)概念：在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体微小颗粒的永不停息的运动，叫做布朗运动．(2)规律：颗粒越小，运动越，温度越高，运动越．越快无规则明显激烈二、分子的热运动3．分子的热运动：永不停息的无规则运动叫做热运动．4．布朗运动与热运动的关系：布朗运动是永不停息地做无规则运动的间接反映，是微观分子热运动造成的宏观现象．三、分子间的作用力1．概念：分子间同时存在相互作用的引力和斥力，实际现出来的是分子引力和斥力的合力，叫分子力．分子分子2．特点：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而，随分子距离的减小而，但斥力比引力变化快．分子间作用力随分子间距离的变化关系如图所示．(1)r＝r0时(约几个埃，1埃＝10－10m)，F引＝F斥，合力F＝0.(2)rr0时，F引>F斥，合力F为．(4)r>10r0后，F引、F斥迅速减弱，几乎为零，分子力F≈0.减小增大斥力引力总之，分子的热运动让分子分散开，分子间的相互作用力让分子聚集在一起，二者相互制约，构成固、液、气三态，决定了物体的内能．四、温度与温标1．热平衡：两个不同温度的热学系统相互作用，最后两个系统都具有相同的温度，我们说这两个系统达到了热平衡．一切热平衡系统都具有相同的温度．2．温度的两种意义宏观上表示物体的程度．微观上标志着分子热运动的激烈程度，它是物体的标志．冷热分子平均平动动能3．两种温标(1)摄氏温标：单位为摄氏度，符号℃.在1个

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大气压下，冰的熔点作为0℃，水的沸点作为100℃.(2)热力学温标：单位为开尔文，符号为K.把－273.15℃作为0K,0K是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动．可以无限接近，但永远不能达到．(3)两种温度的关系：T＝，其中两种单位制中每一度的间隔是相同的，即ΔT＝Δt.t＋273.15K1．分子的平均动能(1)定义：物体内所有分子动能的．(2)决定因素：仅与物体的有关，而与其他任何量无关．2．分子势能(1)概念：由分子间的相互作用和决定的能量．(2)决定分子势能大小的因素①微观上：分子势能的大小与有关．五、分子的平均动能、势能和内能平均值温度分子间距离分子间距离当分子间距离改变时，分子力做功，分子势能也相应变化．分子势能与分子间距离的关系如图所示a．当r＞r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做，分子势能．b．当r＜r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做，分子势能．c．当r＝r0时，分子势能最小，选两分子相距无穷远时的分子势能为零，则r＝r0时，分子势能为负值．负功增加负功增加对实际气体来说，体积增大，分子势能增加；体积缩小，分子势能减小．②宏观上：与物体的有关．大多数物体是越大，分子势能越大，也有少数物体(如冰、铸铁等)，变大，分子势能反而变小．3．物体的内能(1)定义：物体内所有分子的和的总和．(2)决定因素①微观上：分子动能、分子势能、．②宏观上：、、物质的量(摩尔数)．体积体积体积动能势能分子数温度体积

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型一：阿伏加德罗常数的应用及微观量的估算例11mol铜的质量为63.5g，铜的密度是8.9×103kg/m3，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，试计算：(1)一个铜原子的体积；(2)假若铜原子为球形，求铜原子的直径；(3)铜原子的质量．【思路点拨】1mol铜的体积和质量是多少？有了总体积和总质量能否算出每个铜原子的体积和质量？若把铜原子看成是球体模型，由球的体积能否计算出其原子直径？例2做布朗运动实验，得到某个观测记录如图所示．图中记录的是(　　)A．分子无规则运动的情况B．某个微粒做布朗运动的轨迹C．某个微粒做布朗运动的速度－时间图线D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线题型二：对布朗运动实质的理解【思路点拨】(1)布朗运动是宏观颗粒的运动．(2)布朗运动反映了分子热运动的无规则性．【解析】布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A错误；布朗运动是无规则的，所以微粒没有固定的运动轨迹，故B错误；对于某个微粒而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度—时间图线，故C错误，D正确．【答案】D【

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与知识感悟】布朗运动与分子运动的关系(1)布朗运动的研究对象是固体小颗粒；分子运动的研究对象是分子．布朗微粒中也含有大量的分子，这些分子也在做永不停息的无规则运动；(2)布朗运动的产生原因是由于液体分子无规则运动的撞击，布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体分子的运动与温度有关，温度越高运动越激烈；(3)布朗运动的特点是永不停息、无规则，颗粒越小现象越明显，温度越高运动越激烈；在任何温度下都可以产生布朗运动，但温度越高布朗运动越明显；(4)布朗运动不仅能在液体中发生，也能够在气体中发生．例3右图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是(　　)A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力C．当r等于r2时，分子间的作用力为零D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功题型三：分子力、分子势能及物体的内能【思路点拨】注意分子间距跟分子力、分子势能的关系．【解析】分子间距等于r0时分子势能最小，即r0＝r2.当r小于r1时分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时分子力表现为斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，A错误，BC正确．在r由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功分子势能减小，D错误．【答案】BC例4下列说法中正确的是(　　)A．温度低的物体内能小B．温度低的物体分子运动的平均速率小C．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大D．温度低的铜块与温度高的铁块相比，分子平均动能小【解析】内能是物体内所有分子的动能和势能的总和．温度是分子平均动能的标志，任何物质只要温度低则物体分子平均动能就一定小，D选项正确；但温度低不表示内能一定也小，也就是所有分子的动能和势能的总和不一定就小，A选项错误；温度低，物体分子平均动能小，但不同物质的分子质量不同，所以无法确定温度低时分子运动的平均速率是否一定小，选项B错误；微观分子无规则运动与宏观物体运动不同，分子的平均动能只是分子无规则热运动的动能，而物体加速运动时，物体内所有分子均参与物体的整体、有规律的运动，这时物体整体运动虽然越来越快，但并不能

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分子无规则运动的情况就加剧．从本质上说，分子无规则运动的剧烈程度只与物体的温度有关，而与物体的宏观运动情况无关，C选项错误．【答案】D1．给体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水．(1)关于温度和内能，下列说法中正确的是()A．温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大B．温度越高，布朗运动愈显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著C．A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大D．由于A、B两瓶水体积相等，所以A、B两瓶中水分子间的平均距离相等A(2)已知水的相对分子质量是18.若B瓶中水的质量为3kg，水的密度为1.0×103kg/m3，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，求B瓶中水分子个数约为多少？2．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是()A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸汽，其分子之间的势能增加C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大E．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和F．如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加BCE【解析】A错误之处在于气体分子是无规则的运动的，故失去容器后就会散开；D选项中没考虑气体的体积对压强的影响；F选项对气温升高，分子平均动能增大、平均速率增大，但不是每个分子速率增大，对单个分子的研究是毫无意义的．B【思路点拨】注意到阿伏加德罗常数的“桥梁”作用，及固、液、气体的结构特征：固体和液体分子可以忽略分子间的间隙，而气体分子间的间隙不能忽略．【夯实基础】1．下列关于布朗运动的说法，正确的是()A．布朗运动是液体分子的无规则运动B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动C．布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力D．观察布朗运动会看到，悬浮的颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈D【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，小颗粒由许多分子组成，所以布朗运动不是分子的无规则运动，也不是指悬浮颗粒内固体分子的无规则运动，故A、B选项错误，布朗运动虽然是由液体分子与悬浮颗粒间相互作用引起的，但其重要意义是反映了液体分子的无规则运动，而不是反映了分子间的相互作用，故C选项错误．观察布朗运动会看到固体颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显．故D选项正确．2．下列说法中正确的是()A．用手捏面包，面包体积缩小了，证明分子之间有间隙B．煤堆在墙角时间长了，墙内部也变黑了，证明分子在不断地扩散C．打开香水瓶后，很远的地方能闻到香味，证明分子在不停地运动D．封闭在容器中的液体很难被压缩，证明分子间有斥力BCD【解析】扩散现象是分子不停运动的宏观体现．面包捏小是面包中的空气被挤出，与分子空隙无关．3．如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是()A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10－10mB．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10－10mC．若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力的合力表现为斥力D．若两个分子间距离越来越大，则分子势能亦越来越大B【解析】e点横坐标等于分子平衡距离r0，其数量级应为10－10m，因平衡距离之内，分子斥力大于分子引力，分子力表现为斥力．则ab为引力曲线，cd为斥力曲线，B对．两分子间距离大于e点的横坐标，即r>r0时，作用力的合力表现为引力，C错．若r