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第十一章热学第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固考纲要求权威解读1.分子动理论的基本观点和实验依据Ⅰ1.本部分考点内容的要求全是Ⅰ级,即理解物理概念和物理规律的确切含义,理解物理规律的适用条件。题型多为选择题和填空题。绝大多数选择题只要求定性分析,少数填空题要求应用阿伏加德罗常数进行计算(或估算)。2.高考热学命题的重点内容有:(1)分子动理论要点:分子力,分子大小、质量、数目估算;(2)内能的变化及改变内能的物理过程以及气体压强的决定因素;(3)理想气体状态方程和用图像表示气体状态的变化;(4)热现象实验与探索过程的方法。3.近年来热学考题中还涌现出了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题。多以科技前沿、社会热点及与生产生活联系的问题为背景来考查热学知识在实际中的应用。2.阿伏加德罗常数Ⅰ3.气体分子运动速率的统计分布Ⅰ4.温度是分子平均平动动能的标志、内能Ⅰ5.固体的微观结构、晶体和非晶体Ⅰ6.液晶的微观结构Ⅰ7.液体的表面张力现象Ⅰ8.气体实验定律Ⅰ9.理想气体Ⅰ10.饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压Ⅰ11.相对湿度Ⅰ12.热力学第一定律Ⅰ13.能量守恒定律Ⅰ14.热力学第二定律Ⅰ15.单位制Ⅰ16.用油膜法估测分子的大小实验考查油膜法测分子直径大小的实验原理、操作步骤和数据处理第一节分子动理论内能第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理-4-一二三一、分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子大小①分子直径的数量级:10-10m。②油膜法测分子直径:d=𝑉𝑆;V是油滴的体积,S是水面上形成单分子油膜的面积。(2)一般分子质量的数量级:10-26kg。(3)阿伏加德罗常数:1mol任何物质含有的分子数,NA=6.02×1023mol-1。第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理-5-一二三2.分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象:不同物质相互接触时彼此进入对方的现象,温度越高,扩散越快。(2)布朗运动:是指悬浮在液体或气体中“小颗粒”的无规则运动,布朗运动间接反映了液体或气体分子的无规则热运动。①成因:液体分子无规则运动,对固体小颗粒碰撞不平衡造成的。②特点:永不停息、无规则运动;颗粒越小,运动越剧烈;温度越高,运动越剧烈;运动轨迹不确定。第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理-6-一二三3.分子间存在着引力和斥力(1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力,分子力为它们的合力。(2)分子力的特点(r0的数量级为10-10m)①F引、F斥随r增大而减小,随r减小而增大,但斥力比引力变化更快。分子间距r引、斥力关系分子力r=r0F引=F斥F=0rr0F引F斥F表现为F斥rr0F引F斥F表现为F引r10r0F引≈0、F斥≈0F≈0第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理-7-一二三②分子力随分子间距离变化的图线如图所示。③分子力的作用使分子聚集在一起,而分子的无规则运动使它们趋于分散,正是这两个因素决定了物体的气、液、固三种不同的状态。第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理-8-一二三二、物体的内能1.分子的平均动能(1)概念:物体内所有分子动能的平均值。(2)大小的标志:温度是分子平均动能大小的标志,温度越高,分子的平均动能越大。第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理-9-一二三2.分子势能(1)概念:由分子间的相互作用和相对位置决定的能量。(2)分子势能大小的相关因素①微观上:分子势能的大小与分子间距有关。如图所示,当r=r0时,分子势能最小。②宏观上:与物体体积有关。大多数物体是体积越大,分子势能越大,也有少数物体,比如“冰”,体积变大,分子势能反而变小。第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理-10-一二三3.物体的内能(1)定义:物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫作物体的内能。(2)决定内能的因素①微观上:分子动能、分子势能、分子个数。②宏观上:温度(T)、体积(V)、物质的量(n)。(3)改变内能的两种方式:做功和热传递。(4)内能与机械能的区别①物体内能是物体内大量分子所具有动能和势能的总和,宏观上取决于物质的量(n)、温度(T)、体积(V)。②物体机械能是物体整体运动(或弹性形变)具有的动能和势能的总和,取决于质量(m)、速度(v)、高度(h)、形变(Δx)。第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理-11-一二三三、温度和温标1.温度(1)温度在宏观上表示物体的冷热程度;在微观上表示分子的平均动能。(2)温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量,一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。2.两种温标单位规定关系摄氏温标(t)℃在1atm下,冰的熔点是0℃,水的沸点是100℃(1)T=(t+273)K(2)ΔT=Δt说明:绝对零度是低温的极限,只能无限接近,不能达到热力学温标(T)K-273.15℃即为0K,绝对零度是低温的极限第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理基础自测1234答案答案关闭(1)×(2)×(3)×(4)√1.请判断下列表述是否正确,对不正确的表述,请说明原因。(1)布朗运动就是分子的运动。()(2)分子间引力随分子间距离的增大而减小,分子间斥力随分子间距离的增大而增大。()(3)分子力减小时,分子势能也一定减小。()(4)物体的机械能减小时,内能不一定减小。()第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理基础自测1234答案答案关闭ABD2.(多选)下列说法正确的是()A.物体是由大量分子组成的B.不同分子的直径一般不同,但数量级基本一致C.质量相等的不同种物质一定含有相同的分子数D.分子的质量之比一定等于它们的摩尔质量之比第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理基础自测1234答案答案关闭BC3.(多选)某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为V,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏加德罗常数NA可表示为()A.NA=VV0B.NA=ρVmC.NA=MmD.NA=Mρ𝑉0第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固基础梳理基础自测1234答案答案关闭AD4.(多选)两个分子从靠近得不能再近的位置开始,使二者之间的距离逐渐增大,这一过程中关于分子间的相互作用力的说法中正确的是()A.分子间的引力和斥力都在减小B.分子间的斥力在减小,引力在增大C.分子间相互作用的合力在逐渐减小D.分子间相互作用的合力,先减小后增大,再减小到零第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固考点探究-16-考点一考点二考点三考点一微观量的估算1.求解分子直径时的两种模型(1)把分子看作球形,d=6𝑉0𝜋3。(2)把分子看作小立方体,d=V03。对于气体,按上述思路算出的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离。2.宏观量与微观量的相互关系(1)微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。(2)宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm,物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固考点探究-17-考点一考点二考点三(3)相互关系:①一个分子的质量:m0=MN𝐴=ρV𝑚N𝐴。②一个分子的体积:V0=V𝑚N𝐴=MρN𝐴。(注:对气体V0为分子平均活动空间)③物体所含的分子数:n=VV𝑚·NA=mρV𝑚·NA或n=mM·NA=ρVM·NA。④单位质量中所含的分子数:n'=N𝐴M。第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固考点探究-18-考点一考点二考点三【例1】用放大600倍的显微镜观察布朗运动,估计放大后的小颗粒(碳)体积为0.1×10-9m3,碳的密度为2.25×103kg/m3,摩尔质量是1.2×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1,则:(1)该小碳粒含分子数约为多少个?(取一位有效数字)(2)假设小碳粒中的分子是紧挨在一起的,试估算碳分子的直径。思路引导:①求解分子大小时,常用哪两种模型?②宏观量与微观量之间的关系是什么?答案解析解析关闭(1)设小颗粒棱长为a,放大600倍后,则其体积为V=(600a)3=0.1×10-9m3。实际体积为V'=a3=10-16216m3质量为m=ρV'=1.0×10-15kg含分子数为n=𝑚𝑀NA=1.0×10-151.2×10-2×6.02×1023个=5×1010个(2)将碳分子看成球体模型,则有𝑉'𝑛=43π(𝑑2)3=π𝑑36得d=6𝑉'𝑛π3=6×10-162165×1010×3.143m=2.6×10-10m答案解析关闭(1)5×1010个(2)2.6×10-10m第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固考点探究-19-考点一考点二考点三规律总结微观量的求解方法(1)分子的大小、分子体积、分子质量属微观量,直接测量它们的数值非常困难,可以借助较易测量的宏观量结合摩尔体积、摩尔质量等来估算这些微观量,其中阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁和纽带。(2)建立合适的物理模型,通常把固体、液体分子模拟为球形或小立方体。气体分子所占据的空间则建立立方体模型。第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固考点探究-20-考点一考点二考点三拓展训练1一滴质量为1g的纯酒精洒落在桌面上,蒸发后经一段时间分布在高约为2.8m、面积约为10m2的办公室里。求室内的人一次呼吸大约吸入酒精分子的量。(人正常呼吸一次吸入气体300cm3,酒精的摩尔质量为46g/mol,计算结果保留两位有效数字)答案解析解析关闭1g酒精的分子数为n=𝑚𝑀×NA=146×6.02×1023个=1.3×1022个故一次呼吸吸入的酒精分子数为n'=𝑉𝑉0×n=300×10-62.8×10×1.3×1022个=1.4×1017个。答案解析关闭1.4×1017个第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固考点探究-21-考点一考点二考点三考点二分子力、分子势能与分子间距的关系取r→∞处为零势能处。1.当rr0时,分子力为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加。2.当rr0时,分子力为斥力,当r减小时,分子力做负功,分子势能增加。3.当r=r0时,分子势能最小。第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固考点探究-22-考点一考点二考点三【例2】(多选)(2013·课标全国Ⅰ,33(1))两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不再靠近。在此过程中,下列说法正确的是()A.分子力先增大,后一直减小B.分子力先做正功,后做负功C.分子动能先增大,后减小D.分子势能先增大,后减小E.分子势能和动能之和不变思路引导:①试分析分子力做功与分子势能变化的关系。②试分析r=r0时分子力和分子势能的大小情况。③只有分子力做功时的功能关系是什么?答案解析解析关闭分子力随分子间距离变化的图像如图,根据图像可知,分子间距离减小过程中,分子力先增大,后减小,再增大,A项错;靠近过程中,分子力先为引力,后为斥力。为引力时,分子力做正功,动能增大,分子势能减小,为斥力时,分子力做负功,动能减小,分子势能增大,B、C正确,D错;运动过程中,总能量守恒,E正确。答案解析关闭BCE第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固考点探究-23-考点一考点二考点三规律总结判断分子势能变化的两种方法(1)根据分子力做功判断:分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加。(2)利用分子势能与分子间距离的关系图线判断。如图所示。但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似但意义不同,不要混淆。第十一章第一节分子动理论内能基础梳理考点探究演练巩固考点探究-24-考点一考点二考点三拓展训练2(多选)如图所示,甲分子固定在坐标