第课时分子动理论内能.doc

第1课时　分子动理论　内能
一、分子动理论
[知识梳理]
1．物体是由____________组成的
(1)多数分子大小的数量级为________ m.
(2)一般分子质量的数量级为________ kg.
2．分子永不停息地做无规则热运动
(1)扩散现象：相互接触的物体彼此进入对方的现象．温度越______，扩散越快．
(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的__________的永不停息地无规则运动．布朗运动反映了________的无规则运动．颗粒越______，运动越明显；温度越______，运动越剧烈．
3．分子间存在着相互作用力
(1)分子间同时存在________和________，实际表现的分子力是它们的________．
(2)引力和斥力都随着距离的增大而________，但斥力比引力变化得______．
：为什么微粒越小，布朗运动越明显？
二、温度和温标
[知识梳理]
1．温度
温度在宏观上表示物体的________程度；在微观上是分子热运动的____________的标志．
2．两种温标
(1)比较摄氏温标和热力学温标：两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值________，但它们表示的温度间隔是________的，即每一度的大小相同，Δt＝ΔT.
(2)关系：T＝____________.
三、物体的内能
[基础导引]
1．有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不再靠近为止，在这整个过程中，分子势能的变化情况是 (　　)
A．不断增大 B．不断减小
C．先增大后减小 D．先减小后增大
2．氢气和氧气的质量、温度都相同，在不计分子势能的情况下，下列说法正确的是(　　)
A．氧气的内能较大 B．氢气的内能较大
C．两者的内能相等 D．氢气分子的平均速率较大
[知识梳理]
1．分子的平均动能：物体内所有分子动能的平均值叫做分子的平均动能．________是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子做热运动的平均动能越______．
2．分子势能：由分子间的相互作用和相对位置决定的势能叫分子势能．分子势能的大小与物体的________有关．
3．物体的内能：物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和叫物体的内能．物体的内能跟物体的________和________都有关系．
：决定物体内能的因素是什么？

考点一　微观量估算的基本方法
考点解读
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.
3．关系：(1)分子的质量：m0＝＝.
(2)分子的体积：V0＝＝.
(3)物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA.
4．两种模型：(1)球体模型直径d＝ ；(2)立方体模型边长为d＝.
特别提醒　1.固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的．分子的体积V0＝，仅适用于固体和液体，对气体不适用．
2．对于气体分子，d＝的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离．
典例剖析
例1　有一种气体，在一定的条件下可以变成近似固体的硬胶体．设该气体在某状态下的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，将该气体分子看做直径为D的球体，体积为πD3，则该状态下体积为V的这种气体变成近似固体的硬胶体后体积约为多少？
方法突破
1．求解估算问题的关键是选择恰当的物理模型．
2．阿伏加德罗常数是联系宏观量(如体积、密度、质量)和微观量(如分子直径、分子体积、分子质量)的桥梁，用它可以估算分子直径、分子质量以及固体或液体分子的体积．
跟踪训练1　标准状态下气体的摩尔体积为V0＝22.4 L/mol，请估算教室内空气分子的平均间距d.设教室内的温度为0 ℃，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1.(要写出必要的推算过程，计算结果保留1位有效数字)．
考点二　布朗运动和分子热运动的比较
考点解读

布朗运动
热运动
活动主体
固体微小颗粒
分子
区别
是微小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动
是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到
共同点
都是永不停息地无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的
联系
布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映
特别提醒　1.扩散现象直接反映了分子的无规则运动，并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间．
2．布朗运动不是分子的运动，是液体分子无规则运动的反映．
典例剖析
例2　关于分子运动，下列说法中正确的是 (　　)
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．布朗运动图中的不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹
C．当分子间的距离变小时，分子间作用力可能减小，也可能增大
D．物体温度改变时，物体分子的平均动能不一定改变
跟踪训练2　在观察布朗运动时，从微粒在a点开始计时，间隔
30 s记下微粒的一个位置得到b、c、d、e、f、g等点，然后用直线依次连接，如图 1所示，则下列说法正确的是 (　　)
A．微粒在75 s末时的位置一定在cd的中点上 图1
B．微粒在75 s末时的位置可能在cd的连线上，但不可能在cd中点上
C．微粒在前30 s内的路程一定等于ab的长度
D．微粒在前30 s内的位移大小一定等于ab的长度
考点三　分子力与分子势能
考点解读
1．分子间的相互作用力分子力是引力与斥力的合力．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小、随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快，如图2所示．
(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0；
(2)当r<r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引<F斥，F表现为斥力；
(3)当r>r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引>F斥，F表现为引力；
(4)当r>10r0(10－9 m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)．
2．分子势能
分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：
(1)当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大；
(2)当r<r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大；
(3)当r＝r0时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零；
(4)分子势能曲线如图3所示．
典例剖析
例3　(2010·全国Ⅰ·19)如图4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
跟踪训练3　如图5所示，用F表示两分子间的作用力，Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中(　　)
A．F不断增大，Ep不断减小
B．F先增大后减小，Ep不断减小
C．F不断增大，Ep先增大后减小
D．F、Ep都是先增大后减小

例4　关于温度的概念，下列说法中正确的是 (　　)
A．温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大
B．物体温度高，则物体每一个分子的动能都大
C．某物体内能增大时，其温度一定升高
D．甲物体温度比乙物体温度高，则甲物体的分子平均速率比乙物体的大
例5　分子甲和乙相距较远时，它们之间的分子力可忽略．现在分子甲固定不动，将分子乙由较远处逐渐向甲靠近直到不能再靠近，在这一过程中 (　　)
A．分子力总是对乙做正功 B．分子乙总是克服分子力做功
C．分子势能先减小后增大 D．分子势能先减小后增大，最后又减小
跟踪训练4　(2011·江苏徐州市质检)下列有关温度的各种说法中正确的是(　　)
A．温度低的物体内能小
B．温度低的物体，其分子运动的平均速率也必然小
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．0°C的铁和0°C的冰，它们的分子平均动能相同
【分组训练提升能力】
1．下面关于分子力的说法中正确的有 (　　)
A．铁丝很难被拉长，这一事实说明铁分子间存在引力
B．水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力
C．将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力
D．磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力
2．铜的摩尔质量为M，密度为ρ，若用NA表示阿伏加德罗常数，则下列说法正确的是(　　)
A．1个铜原子的质量为 B．1个铜原子占有的体积为
C．1 m3铜所含原子的数目为 D．1 kg铜所含原子的数目为
3．(1)下列关于热现象和热现象的规律的说法正确的是______．
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．气体如果失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子间存在斥力的缘故
C．一小石块落入水中向水底沉去的运动为布朗运动
D．温度越高，热运动越激烈
(2)清晨，湖中荷叶上有一滴约为0.1 cm3的水珠，已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，试估算：①这滴水珠中约含有多少水分子；②一个水分子的直径多大．(以上计算结果保留两位有效数字)

4．若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是 (　　)
①如果保持其体积不变，温度升高，内能增大
②如果保持其体积不变，温度升高，内能减少
③如果保持其温度不变，体积增大，内能增大
④如果保持其温度不变，体积增大，内能减少
A．①④ B．①③ C．②④ D．②③
5．关于对内能的理解，下列说法不正确的是 (　　)
A．系统的内能是由系统的状态决定的
B．做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能
C．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
D．1 g 100°C水的内能小于1 g 100°C水蒸气的内能
【课时规范训练】
一、单项选择题
1．假如全世界60亿人同时数1 g水的分子个数，每人每小时可以数5 000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取6×1023 mol－1) (　　)
A．10年 B．1千年 C．10万年 D．1千万年
2．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
3．关于分子势能的下列说法中，正确的是 (　　)
A．当分子距离为平衡距离时分子势能最大
B．当分子距离为平衡距离时分子势能最小，但不一定为零
C．当分子距离为平衡距离时，由于分子力为零，所以分子势能为零
D．分子相距无穷远时分子势能为零，在相互靠近到不能再靠近的过程中，分子势能不变
4．从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量 (　　)
A．氧气的密度和阿伏加德罗常数 B．氧气分子的体积和阿伏加德罗常数
C．氧气分子的质量和阿伏加德罗常数 D．氧气分子的体积和氧气分子的质量
5．如图1，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处静止释放，则 (　　)
A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直增加
D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加
6．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10－10 m
B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10－10 m
C．若两个分子间距离大于e点的横坐标，则分子间作用力表现为斥力
D．若两个分子距离越来越大，则分子势能亦越来越大
7．下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是 (　　)
A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小
二、多项选择题
8．设某种物质的摩尔质量为μ，原子间平均距离为d，已知阿伏加德罗常数为NA，则该物质的密度ρ可表示为 (　　)
A．ρ＝ B．ρ＝ C．ρ＝ D．ρ＝
9．如图3所示，甲分子固定在坐标原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图中曲线所示，设分子间所具有的总能量为0，则 (　　)
A．乙分子在P点(x＝x2)时加速度为零
B．乙分子在P点(x＝x2)时动能最大
C．乙分子在Q点(x＝x1)时处于平衡状态
D．乙分子在Q点(x＝x1)时分子势能最小
三、非选择题
10．如图5所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现在把乙分子从a处由静止释放，若规定无穷远处分子势能为零，则：
(1)乙分子在何处势能最小？是正值还是负值？
(2)在乙分子运动的哪个范围内分子力和分子势能都随距离的减小而增加？