(江苏专用)2020版高考物理新增分大一轮复习第十二章热学第1讲分子动理论内能课件.pptx
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1、,第十二章 热 学,第1讲 分子动理论 内能,大一轮复习讲义,NEIRONGSUOYIN,内容索引,过好双基关,研透命题点,随堂测试,回扣基础知识 训练基础题目,细研考纲和真题 分析突破命题点,随堂检测 检测课堂学习效果,课时作业,限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、分子动理论,1.物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 分子的直径(视为球模型):数量级为 m; 分子的质量:数量级为1026 kg. (2)阿伏加德罗常数 1 mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取NA mol1; 阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.,1010,6.021023,自测1 已知铜的摩尔
2、质量为M(kg/mol),铜的密度为(kg/m3),阿伏加德罗常数为NA(mol1),下列说法正确的是,2.分子永不停息地做无规则运动 (1)扩散现象 定义:不同物质能够彼此进入对方的现象; 实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象,温度 ,扩散现象越明显. (2)布朗运动 定义:悬浮在液体或气体中的 的永不停息的无规则运动; 实质:布朗运动反映了 的无规则运动; 特点:颗粒越小,运动越明显;温度越 ,运动越剧烈.,越高,小颗粒,液体或气体分子,高,(3)热运动 分子永不停息的 运动叫做热运动; 特点:分子的无规则运动和温度有关,温度越
3、高,分子运动越激烈.,无规则,自测2 如图1是观察布朗运动时每隔30 s记录1次的微粒位置连线图,开始时 微粒在位置1,以后的位置依次是2、3、4、,由此图得到的下列结论中正确的是 A.此图反映了观察时间内微粒的运动轨迹 B.此图只是间接地反映了液体分子的运动是无规则运动 C.若在第75 s再观察一次,微粒应处于位置3和位置4连线的中点 D.微粒在从位置7到位置8的这30 s内运动得最快,图1,3.分子间同时存在引力和斥力 (1)物质分子间存在空隙,分子间的引力和斥力是 存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的 ; (2)分子力随分子间距离变化的关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而
4、,随分子间距离的减小而 ,但斥力比引力变化得 ;,同时,合力,减小,增大,快,(3)分子力与分子间距离的关系图线,图2,由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图2所示)可知: 当rr0时,F引F斥,分子力为 ; 当rr0时,F引F斥,分子力表现为 ; 当rr0时,F引F斥,分子力表现为 ; 当分子间距离大于10r0(约为109 m)时,分子力很弱,可以忽略不计.,零,引力,斥力,二、温度和内能,1.温度 一切达到热平衡的系统都具有相同的 . 2.两种温标 摄氏温标和热力学温标.关系:Tt273.15 K. 3.分子的动能 (1)分子动能是 所具有的动能; (2)分子热运动的平均动能是所有分子
5、热运动动能的平均值, 是分子热运动的平均动能的标志; (3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的 .,温度,分子热运动,温度,总和,4.分子的势能 (1)意义:由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的 决定的能. (2)分子势能的决定因素 微观上:决定于 和分子排列情况; 宏观上:决定于 和状态.,相对位置,分子间距离,体积,5.物体的内能 (1)概念理解:物体中所有分子热运动的 和 的总和,是状态量; (2)决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的 和体积决定,即由物体内部状态决定; (3)影响因素:物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小 ; (4)改变物体内能的两种
6、方式:做功和 .,动能,分子势能,温度,无关,热传递,自测3 (2017南通市第一次调研)在分子间作用力表现为引力的情况下,当分子间的距离增大时,分子间的引力 (选填“增大”“减小”或“不变”),分子势能 (选填“增大”“减小”或“不变”).,减小,增大,三、实验:用油膜法估测分子的大小,1.实验原理 实验采用使油酸在水面上形成一层 油膜的方法估测分子的大小.当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中的酒精溶于水,并很快挥发,在水面上形成如图3甲所示形状的一层纯油酸薄膜.如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积,即可算出油酸分子的大小.用V表示一滴油酸酒精溶液
7、中所含纯油酸的体积,用S表示单分子油膜的面积,用d表示分子的直 径,如图乙所示,则d .,单分子,图3,2.实验器材 盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、 、 (或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔. 3.实验步骤 (1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘,充分洗去油污、粉尘,以免给实验带来误差. (2)配制油酸酒精溶液,取纯油酸1 mL,注入500 mL的容量瓶中,然后向容量瓶内注入酒精,直到液面达到500 mL刻度线为止,摇动容量瓶,使油酸充分溶解在酒精中,这样就得到了500 mL含1 mL纯油酸的油酸酒精溶液. (3)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,并记下量筒内增
8、加一定体积Vn时的滴数n.,玻璃板,痱子粉,(4)根据V0 算出每滴油酸酒精溶液的体积V0. (5)向浅盘里倒入约2 cm深的水,并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上. (6)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上. (7)待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上. (8)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个).,(9)根据油酸酒精溶液的配制比例,算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V, 并代入公式d 算出油酸薄膜的厚度d.
9、 (10)重复以上实验步骤,多测几次油酸薄膜的厚度,并求平均值,即为油酸分子的大小.,研透命题点,命题点一 阿伏加德罗常数的应用,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Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度. (3)相互关系,例1 (2018南京市、盐城市一模)铁的密度7.8103 kg/m3、摩尔质量M5.6 102 kg/mol,阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1.可将铁原子视为球体,试估算:(结果均保留一位有效数字) (1)1克铁含有的分子数;,答案 见解析,(2)铁原子的直径大小.,答案
10、 见解析,变式1 (2018南京市学情调研)氙气灯在亮度、耗能及寿命上都比传统灯有优越性.某轿车的灯泡的容积V1.5 mL,充入氙气的密度5.9 kg/m3,摩尔质量M0.131 kg/mol,阿伏加德罗常数NA61023 mol1.试估算灯泡中:(结果均保留一位有效数字) (1)氙气分子的总个数;,答案 见解析,(2)氙气分子间的平均距离.,答案 见解析,命题点二 布朗运动与分子热运动,1.布朗运动 (1)研究对象:悬浮在液体或气体中的小颗粒; (2)运动特点:无规则、永不停息; (3)相关因素:颗粒大小,温度; (4)物理意义:说明液体或气体分子做永不停息的无规则的热运动. 2.扩散现象:
11、相互接触的物体分子彼此进入对方的现象. 产生原因:分子永不停息地做无规则运动.,3.扩散现象、布朗运动与热运动的比较,例2 (2017江苏单科12A(2)图4甲和乙是某同学从资料中查到的两张记录水 中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同.比较两张图片可知:若水温相同, (选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同, (选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈.,图4,甲,乙,解析 由题图可知,乙图中的炭粒运动剧烈,若水温相同,颗粒越小运动越剧烈,故甲中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同,则水温越高,布朗运动越剧烈,故乙中水分子热运动较剧
12、烈.,命题点三 分子力与分子势能,分子力、分子势能与分子间距离的关系 分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图5所示(取无穷远处分子势能Ep0).,图5,(1)当rr0时,分子力表现为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加. (2)当rr0时,分子力表现为斥力,当r减小时,分子力做负功,分子势能增加. (3)当rr0时,分子势能最小.,例3 (2018南京市、盐城市二模)两分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图6中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0,甲分子固定在坐标原点O,乙分子在分子力作用下从图中a点由静止开始运动.在rr0阶段,乙分子的动能(选填“增大”“减小”或“先
13、增大后减小”),两分子的势能 (选填“增大”“减小”或“先减小后增大”).,图6,增大,减小,解析 由题图可知,在rr0阶段,分子间是引力作用,分子力对乙分子做正功,乙分子的动能增大,两分子间的分子势能减小.,变式2 (多选)图7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,图7,解析 结合题图可知,分子间距离由非常近到r1时,Ep减少,分子力做正功,分子力表现为斥力;当分子间距离由r1到
14、r2时,Ep减小,分子力做正功,故分子力表现为斥力,A、D错,B对; 分子间距离由r2继续增大时,分子势能增加,说明分子力做负功,即分子力表现为引力,故分子间距离为r2时,分子间作用力为零,C对.,命题点四 分子平均动能与温度,对于温度微观意义(即温度是物体分子热运动的平均动能的标志)的理解,要注意以下几个方面: (1)研究一个分子热运动的动能是没有意义的,因为它的动能在毫无规则地变化着,我们无法把握,也无需把握,因而一个分子的热运动代表不了温度. (2)温度代表着大量分子热运动的平均动能,但这并不意味着温度高每个分子热运动的动能都会大.关于气体的内能,通常情况下气体分子间的势能可以不计,即在
15、通常情况下气体的内能与气体的体积无关. (3)特别要注意同一温度下,不同物质分子的平均动能都相同,但由于不同物质的分子质量不尽相同,所以分子运动的平均速率不尽相同.,例4 (2018扬州市一模)给一定质量的0 的水加热,在水的温度由0 上升 到4 的过程中,水的体积随着温度的升高反而减小,我们称之为“反常膨 胀”.查阅资料知道:在水“反常膨胀”的过程中,体积减小是由于水分子之 间的结构发生了变化,但所有水分子间的总势能是增大的.由此可知,“反常 膨胀”时,水分子的平均动能 (选填“增大”“减小”或“不变”),吸收 的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)所有水分子的总势能增加量.,增大,大于
16、,解析 温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增大;分子的平均动能增大,所有水分子间的总势能增大,故内能是增大的;吸收的热量大于所有水分子的总势能增加量.,命题点五 对物体内能的理解,内能和机械能的区别,例5 (多选)下列关于温度及内能的说法中正确的是 A.温度是分子平均动能的标志,所以两个动能不同的分子相比,动能大的分子温度高 B.两个不同的物体,只要温度和体积相同,内能就相同 C.质量和温度相同的冰和水,内能不同 D.一定质量的某种物质,即使温度不变,内能也可能发生变化 E.温度高的物体不一定比温度低的物体内能大,解析 温度是大量分子热运动的客观体现,单个分子不能比较温度高低,
17、A错误; 物质的内能由温度、体积、物质的量及物态共同决定,故B错误,C正确; 一定质量的某种物质,温度不变而体积发生变化时,内能也可能发生变化,D正确; 质量不确定,只知道温度的关系,不能确定内能的大小,故E正确.,变式3 (多选)关于物体的内能,下列叙述中正确的是 A.温度高的物体比温度低的物体内能大 B.物体的内能不可能为零 C.内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同 D.内能不相同的物体,它们的分子平均动能可能相同 E.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关,命题点六 用油膜法估测分子的大小,注意事项 (1)注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内,当针头靠水面很近(油酸未滴
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