热学分子动理论1

第1讲分子动理论内能用油膜法估测分子的大小➢教材知识梳理一、分子动理论1．物体是由大量分子组成的(1)分子直径大小的数量级为________ m.(2)一般分子质量的数量级为________ kg.(3)阿伏伽德罗常数N A：1 mol的任何物质所含的分子数，N A＝________mol－1.2．分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：相互接触的物体的分子或原子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颗粒的永不停息的无规则运动．布朗运动反映了________的无规则运动，颗粒越________，运动越明显；温度越________，运动越激烈．3．分子力(1)分子间同时存在着________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________，但分子间距离变化相等时斥力比引力变化得________．(3)分子间的作用力随分子间距离r变化的关系如图13­32­1所示：当r＜r0时，表现为________；当r＝r0时，分子力为________；当r＞r0时，表现为________；当r＞10r0时，分子力变得十分微弱，可忽略不计．13­32­1二、物体的内能1．分子的平均动能：物体内所有分子动能的平均值．________是分子平均动能的标志，物体温度升高，表明分子热运动的________增大．2．分子势能：与分子________有关．分子势能的大小随分子间距离的变化曲线如图13­32­2所示(规定分子间距离无穷远时分子势能为零)．13­32­23．物体的内能：物体中所有分子的热运动________与________的总和．物体的内能跟物体的________、________及物体的________都有关系．三、用油膜法估测分子的大小将油酸滴在水面上，让油酸尽可能散开，可认为油酸在水面上形成________油膜，如果把分子看作________，单层分子油膜的厚度就可以看作油酸分子的直径，如图13­32­3所示，测出油酸的体积V和油膜的面积S，就可以算出分子的直径d＝________．图13­32­3一、1.(1)10－10(2)10－26(3)6.02×10232．(1)高(2)液体分子小高3．(1)引力斥力合力(2)减小快(3)斥力零引力二、1.温度平均动能 2.间距3．动能分子势能温度体积摩尔数(或分子数)三、单层分子球形V S【思维辨析】(1)布朗运动是液体分子的无规则运动．( )(2)温度越高，布朗运动越剧烈．( )(3)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大．( )(4)－33 ℃＝240 K．( )(5)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能．( )(6)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大．( )(7)内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同．( )答案：(1)(×)(2)(√)(3)(×)(4)(√) (5)(×)(6)(√)(7)(×)【思维拓展】分子的体积如何表示？答案：(1)球体模型：将分子视为球体，V 0＝43πd 23(d 表示分子直径)； (2)立方体模型：将分子视为立方体V 0＝d 3(d 表示分子间距)．固体、液体分子体积V 0＝V N A(V 表示摩尔体积)，但对气体V 0表示一个气体分子平均占据的体积，因为气体分子之间的间隙不能忽略．➢ 考点互动探究 考点一 宏观量与微观量的转换桥梁作为宏观量的摩尔质量M mol 、摩尔体积V mol 、密度ρ与作为微观量的分子直径d 、分子质量m 、分子体积V 0都可通过阿伏伽德罗常数联系起来．如图13­32­4所示．图13­32­4(1)一个分子的质量：m ＝M mol N A. (2)一个分子所占的体积：V 0＝V mol N A(估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空间)．(3)1 mol 物质的体积：V mol ＝M mol ρ. (4)质量为M 的物体中所含的分子数：n ＝M M molN A . (5)体积为V 的物体中所含的分子数：n ＝ρV M molN A . 考向一 液体、固体分子模型1 [2016·江苏扬州期末] 目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．实验发现，在水深300 m 处，二氧化碳将变成凝胶状态，当水深超过2500 m 时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体．设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，摩尔质量为M ，阿伏伽德罗常数为N A ，将二氧化碳分子看作直径为D 的球，则在该状态下体积为V 的二氧化碳气体变成硬胶体后体积为多少？[解析] 二氧化碳气体变成硬胶体后，可以看成是分子一个个紧密排列在一起的，故体积为V 的二氧化碳气体质量为m ＝ρV ，所含分子数为N ＝m M N A ＝ρV MN A ，变成硬胶体后体积为V ′＝N ·16πD 3＝πρVN A D 36M .■ 方法总结固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球体或立方体，如图13­32­5所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d ＝36V π(球体模型)或d ＝3V(立方体模型)．图13­32­5考向二 气体分子模型2 [2015·海南卷] 已知地球大气层的厚度h 远小于地球半径R ，空气平均摩尔质量为M ，阿伏伽德罗常数为N A ，地面大气压强为p 0，重力加速度大小为g.由此可估算得，地球大气层空气分子总数为________，空气分子之间的平均距离为________．答案： 4πR 2p 0N A Mg 3Mgh p 0N A[解析] (1)大气压是由地球大气层的重力产生，设大气层质量为m ，地球表面积为S ，可知mg ＝p 0S ，S ＝4πR 2，大气分子数n ＝m M N A ＝p 0SN A Mg ＝4πR 2p 0N A Mg ，气体分子间距大，所以把每一个气体分子平均占据的空间认为是一个立方体模型，立方体边长即为分子间平均距离假设为a ，因为大气层的厚度远小于地球半径，所以大气层每一层的截面积都为地球的表面积S ，大气层体积V ＝Sh ＝4πR 2h ，V ＝na 3，联立以上各式得a ＝3Mgh p 0N A .■ 方法总结 气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间．如图13­32­6所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d 的立方体，所以d ＝3V.图13­32­6考点二 分子动理论的应用考向一 布朗运动与分子热运动项目 布朗运动 分子热运动] (多选)关于布朗运动，下列说法不正确的是( ) A．布朗运动就是液体分子的无规则运动B．布朗运动就是悬浮微粒的固体分子的无规则运动C．气体分子的运动是布朗运动D．液体中的悬浮微粒越大，布朗运动就越不明显E．布朗运动是液体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的答案：ABC[解析] 布朗运动是液体分子撞击悬浮微粒的不平衡引起的，间接反映了液体分子的无规则运动，选项A、B错误，E正确；气体分子的运动不是布朗运动，选项C错误；布朗运动的剧烈程度与液体的温度以及颗粒的大小有关，液体中的悬浮微粒越大，布朗运动就越不明显，选项D正确．考向二分子间的作用力与分子势能多选)两个相距较远的分子仅在分子力的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答案：BCE[解析] 分子力F与分子间距r的关系是：当r＜r0时F为斥力；当r＝r0时F＝0；当r ＞r0时F为引力．综上可知，当两分子由相距较远逐渐达到最近的过程中分子力是先变大再变小后又变大，选项A错误；分子力为引力时做正功，分子势能减小，分子力为斥力时做负功，分子势能增大，故选项B正确，D错误；因仅有分子力作用，故只有分子动能与分子势能之间发生转化，即分子势能减小时分子动能增大，分子势能增大时分子动能减小，其总和不变，选项C、E均正确．■ 方法规律(1)分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，靠近平衡位置，分子势能减小，反之增大．(2)判断分子势能的变化有两种方法①看分子力的做功情况．②直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别．考向三物体的内能1．物体的内能与机械能的比较联系在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒2.内能和热量的比较内能热量区别是状态量，状态确定系统的内能随之确定．一个物体在不同的状态下有不同的内能是过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量联系在只有热传递改变物体内能的情况下，物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量5 (多选)关于物体的内能，下列说法正确的是( )A．温度相等的1 kg和100 g的水内能相同B．物体内能增加，一定要从外界吸收热量C．热量只能从内能多的物体转移到内能少的物体D．在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少E．物体运动时的内能不一定比静止时的内能大答案：DE[解析] 影响内能大小的因素是体积、温度、物态和分子总数，1 kg水和100 g水的质量不同，水分子总数不同，所以内能不同，故选项A错误；改变内能有两种方式：做功和热传递，所以物体内能增加，不一定要从外界吸收热量，也可以是外界对物体做功，选项B 错误；热量能从内能多的物体转移到内能少的物体，也能从内能少的物体转移到内能多的物体，选项C错误；在相同物态下，同一物体温度降低，分子的平均动能减小，内能减少，选项D正确；物体运动的快慢与分子运动的快慢无关，物体运动快，分子的平均动能不一定大，内能不一定大，选项E正确．考点三用油膜法测量分子的大小测量方法：图13­32­7(1)油膜体积的测定——积聚法：由于一滴纯油酸中含有的分子数仍很大，形成的单层分子所占面积太大，不便于测量，故实验中先把油酸溶于酒精中稀释，测定其浓度，再测出1 mL 油酸酒精溶液的滴数，取一滴用于实验，最后计算出一滴溶液中含有的纯油酸的体积作为油膜的体积．(2)油膜面积的测定：如图13­32­7所示，将画有油酸薄膜轮廓的有机玻璃板取下放在坐标格纸上，以边长为1 cm 的方格为单位，数出轮廓内正方形的格数(不足半格的舍去，超过半格的计为1格)，计算出油膜的面积S.某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验．(1)每滴油酸酒精溶液的体积为V 0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S.已知500 mL 油酸酒精溶液中含有纯油酸1 mL ，则油酸分子直径大小的表达式为d ＝________．(2)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d 明显偏大．出现这种情况的原因可能是________．A ．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算B ．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化，但该同学并未发觉，仍按未挥发时的浓度计算(油酸仍能充分散开)C ．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分散开D ．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理答案：(1)V 0500S (2)AC [解析] (1)油酸酒精溶液中油酸的浓度为1500，一滴油酸酒精溶液滴入水中，酒精溶于水，油酸浮在水面上形成单层分子膜，故有Sd ＝1500V 0，解得d ＝V 0500S. (2)将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算公式变为d ＝V 0S，结果将明显偏大，选项A 正确；油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化，测量结果偏小，选项B 错误；水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，由计算公式可知选项C 正确；计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，会有一定影响，但是结果不会明显偏大，选项D 错误．利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL 的量筒、盛有适量清水的规格为30 cm ×40 cm 的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、有机玻璃板、彩笔、坐标纸．(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C.A ．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL 油酸酒精溶液时的滴数N ；B ．将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n ；C ．________________________________________________________________________；D ．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，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，算出油酸薄膜的面积S(单位：cm 2)．(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小为________(单位：cm)．答案：(1)待薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上(2)n ×0.05%NS[解析] (1)待薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．(2)每滴油酸酒精溶液的体积为1N cm 3，n 滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V ＝n N×0.05% cm 3，所以单个油酸分子的大小d ＝V S ＝n ×0.05%NS(cm)． ■ 规律总结1．注意事项 (1)油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩，要在稳定后再画轮廓．(2)在有机玻璃板上描绘油酸薄膜轮廓时动作要轻而迅速，视线要始终与玻璃板垂直．2．误差分析(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差；(2)利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差；(3)测量量筒内溶液增加1 mL的滴数时，产生误差；(4)油膜形状的画线误差．【教师备用习题】1．(多选)[2016·威海模拟改编] 下列关于分子运动的说法不正确的是( )A．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，仅与单位体积内的分子数有关B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子不停息地做无规则热运动C．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体的平均动能一定增大，因此压强也必然增大E．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同[解析] ABD 气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，除了与单位体积内的分子数有关外，还与分子的平均速率有关；布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子热运动的体现，它说明分子不停息地做无规则热运动；当分子间的引力和斥力平衡时，即r＝r0时，分子势能最小；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一定增大，压强不一定增大；根据内能的物理意义及温度是分子热运动的平均动能的标志可知，内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同．综上所述选项A、B、D不正确．2．(多选)[2016·潍坊一模改编] 下列说法正确的是( )A．0 ℃的冰与0 ℃的水分子的平均动能相同B．质量相等的两个物体，温度高的内能不一定大C．分子间作用力的合力总是随分子间距离的增大而减小D．即使制冷技术不断提高，绝对零度也不能达到E．用打气筒向篮球充气时需要用力，说明气体分子间有斥力[解析] ABD 温度是分子平均动能的标志，选项A正确；物体的内能与温度、体积、物质的量均有关，质量相等的两个物体，温度高的内能不一定大，选项B正确；当r＜r0时，分子间作用力的合力随分子间距离的增大而减小，当r＞r0时，分子间作用力的合力随分子间距离的增大先增大后减小，选项C错误；绝对零度永远不可能达到，选项D正确；用打气筒向篮球充气时，气体压强增大，对活塞的压力增大，所以打气时需要用力推动活塞，选项E错误．3．(多选)[2016·唐山摸底] 对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是( )A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B．外界对物体做功，物体内能一定增加C．温度越高，布朗运动越显著D．当分子间的距离增大时，分子间作用力的合力就一直减小E．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大[解析] ACE 温度高的物体分子平均动能一定大，但是内能不一定大，选项A正确；外界对物体做功，若物体向外散热，其内能不一定增加，选项B错误；温度越高，布朗运动越显著，选项C正确；当分子间的距离增大时，分子间作用力的合力可能先增大后减小，选项D错误；当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项E正确．4．(多选)[2016·豫东、豫北名校联考] 关于分子动理论的基本观点和实验依据，下列说法正确的是( )A．大多数分子直径的数量级为10－10 mB．扫地时扬起的尘埃在空气中的运动不是布朗运动C．悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动就越明显D．在液体表面分子力表现为引力E．随着分子间距离的增大，分子势能一定增大[解析] ABD 多数分子直径的数量级为10－10 m，选项A正确；扫地时扬起的尘埃比做布朗运动的微粒大得多，而且扬起的尘埃是空气的流动造成的，不是布朗运动，选项B正确；悬浮在液体中的微粒越大，液体分子的撞击对微粒影响越小，布朗运动就越不明显，选项C 错误；液体表面分子之间距离较大，分子力表现为引力，选项D正确；分子势能变化与分子力做功有关，在平衡距离以内斥力大于引力，分子力表现为斥力，若在此范围内分子间距离增大，分子力做正功，分子势能减小；在平衡距离以外引力大于斥力，分子力表现为引力，若分子间距增大，分子力做负功，分子势能增大，选项E错误．5．(多选)[2016·陕西三模改编] 如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x 轴上，两分子之间的相互作用力的合力F与两分子间距离x的关系如图中曲线所示，F＞0表现为斥力，F＜0表现为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则( )A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子从a到c做加速运动，经过c点时速度最大C．乙分子由a到c的过程中，两分子组成的系统的分子势能一直减少D．乙分子由a到d的过程中，两分子组成的系统的分子势能一直减少E．乙分子位于c点时，两分子组成的系统的分子势能最小[解析] BCE 根据图像可以看出分子力的大小变化，在横轴下方的为引力，上方的为斥力，分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大，从a到b分子乙受到引力作用，从静止开始做加速运动；从b到c仍受引力继续加速，选项A错误；从a到c一直受引力，故一直加速，所以到c点时，速度最大，选项B正确；从a到c的过程中，分子乙受到引力作用，力的方向与运动方向一致，故分子力做正功，所以分子势能减小，选项C 正确；从a到c分子力做正功，分子势能减小，从c到d分子力做负功，分子势能增加，选项D错误，选项E正确．。

分子动理论知识点分子动理论知识点1、分子动理论〔1〕物质是由大量分子组成的分子直径的数量级一般是10-10m。

〔2〕分子永不停息地做无规那么热运动。

①扩散现象：不同的物质互相接触时，可以彼此进入对方中去。

温度越高，扩散越快。

②布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体〔或气体〕中微小颗粒的无规那么运动，是液体分子对微小颗粒撞击作用的不平衡造成的，是液体分子永不停息地无规那么运动的宏观反映。

颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。

〔3〕分子间存在着互相作用力分子间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随分子间间隔增大而减小，但斥力的变化比引力的变化快，实际表现出来的是引力和斥力的合力。

2、物体的内能〔1〕分子动能：做热运动的分子具有动能，在热现象的研究中，单个分子的动能是无研究意义的，重要的是分子热运动的平均动能。

温度是物体分子热运动的平均动能的标志。

〔2〕分子势能：分子间具有由它们的相对位置决定的势能，叫做分子势能。

分子势能随着物体的体积变化而变化。

分子间的作用表现为引力时，分子势能随着分子间的间隔增大而增大。

分子间的作用表现为斥力时，分子势能随着分子间间隔增大而减小。

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。

〔3〕物体的内能：物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的.内能。

任何物体都有内能，物体的内能跟物体的温度和体积有关。

〔4〕物体的内能和机械能有着本质的区别。

物体具有内能的同时可以具有机械能，也可以不具有机械能。

3、改变内能的两种方式〔1〕做功：其本质是其他形式的能和内能之间的互相转化。

〔2〕热传递：其本质是物体间内能的转移。

〔3〕做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但有本质的区别。

4、热力学第一定律〔1〕内容：物体内能的增量〔ΔU〕等于外界对物体做的功〔W〕和物体吸收的热量〔Q〕的总和。

〔2〕表达式：W+Q=ΔU〔3〕符号法那么：外界对物体做功，W取正值，物体对外界做功，W取负值；物体吸收热量，Q取正值，物体放出热量，Q取负值；物体内能增加，ΔU取正值，物体内能减少，ΔU取负值。

第一讲分子动理论内能一、分子动理论1．物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子的直径(视为球模型)：数量级为10－10 m；②分子的质量：数量级为10－26 kg.(2)阿伏加德罗常数①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数．通常可取N A＝6.02×1023 mol－1；②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁．2．分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象①定义：不同物质能够彼此进入对方的现象；②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，温度越高，扩散现象越明显．(2)布朗运动①定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动；②实质：布朗运动反映了液体分子的无规则运动；③特点：颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈．(3)热运动①分子永不停息地做无规则运动叫做热运动；②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈．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同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力；(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减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快；图1(3)分子力与分子间距离的关系图线由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图1所示)可知：①当r＝r0时，F引＝F斥，分子力为零；②当r＞r0时，F引＞F斥，分子力表现为引力；③当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为斥力；④当分子间距离大于10r0(约为10－9 m)时，分子力很弱，可以忽略不计．[深度思考]当两个分子之间的距离大于r0时，分子间只有引力，当小于r0时，分子间只有斥力，这种说法是否正确？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温度．2．两种温标摄氏温标和热力学温标．关系：T＝t＋273.15 K.3．分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能；(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动动能的平均值，温度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相对位置决定的能．(2)分子势能的决定因素①微观上：决定于分子间距离和分子排列情况；②宏观上：决定于体积和状态．5．物体的内能(1)概念理解：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，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温度和体积决定，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、运动速度大小无关；(4)改变物体内能的两种方式：做功和热传递．[深度思考]当两个分子从无穷远逐渐靠近时，分子力大小如何变化，分子力做功情况如何？分子势能如何变化？1.(人教版选修3－3P7第2题改编)以下关于布朗运动的说法正确的是()A．布朗运动就是分子的无规则运动B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动C．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚．这说明温度越高布朗运动越激烈D．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动2．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3．对内能的理解，下列说法正确的是()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 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能4．根据分子动理论，下列说法正确的是()A．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比B．显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，就是分子的运动C．分子间的相互作用的引力和斥力一定随分子间的距离增大而增大D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大5．(人教版选修3－3P9第4题)如图2所示，把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面．如果你想使玻璃板离开水面，向上拉橡皮筋的力必须大于玻璃板的重量．请解释为什么．图2．命题点一分子动理论和内能的基本概念例1下列说法正确的是()A．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数B．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显C．在使两个分子间的距离由很远(r＞10－9m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大D．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大E．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关1．下列说法正确的是()A．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动B．扩散现象表明，分子在永不停息地运动C．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小D ．当分子间距等于r 0时，分子间的引力和斥力都为零 2．关于分子力，下列说法中正确的是( ) A ．碎玻璃不能拼合在一起，说明分子间斥力起作用 B ．将两块铅压紧以后能连在一块，说明分子间存在引力C ．水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力D ．固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力E ．分子间的引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而减小 命题点二 微观量估算的两种建模方法1．求解分子直径时的两种模型(对于固体和液体) (1)把分子看成球形，d ＝ 36V 0π.(2)把分子看成小立方体，d ＝3V 0.提醒：对于气体，利用d ＝3V 0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V 0、分子直径d 、分子质量m 0.(2)宏观量：物体的体积V 、摩尔体积V mol 、物体的质量m 、摩尔质量M 、物体的密度ρ. (3)相互关系①一个分子的质量：m 0＝M N A ＝ρV molN A.②一个分子的体积：V 0＝V mol N A ＝MρN A (注：对气体，V 0为分子所占空间体积)；③物体所含的分子数：N ＝V V mol ·N A ＝m ρV mol ·N A 或N ＝m M ·N A ＝ρVM ·N A.例2 已知常温常压下CO 2气体的密度为ρ，CO 2的摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，则在该状态下容器内体积为V 的CO 2气体含有的分子数为________．在3 km 的深海中，CO 2浓缩成近似固体的硬胶体，此时若将CO 2分子看做直径为d 的球，则该容器内CO 2气体全部变成硬胶体后体积约为________．3．(2015·海南单科·15(1))已知地球大气层的厚度h 远小于地球半径R ，空气平均摩尔质量为M ，阿伏加德罗常数为N A ，地面大气压强为p 0，重力加速度大小为g .由此可估算得，地球大气层空气分子总数为________，空气分子之间的平均距离为________．4．空调在制冷过程中，室内水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3.已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6.0×1023 mol－1.试求：(结果均保留一位有效数字)(1)该液化水中含有水分子的总数N；(2)一个水分子的直径d.命题点三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地无规则的热运动．2．扩散现象：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现象扩散现象布朗运动热运动活动主体分子微小固体颗粒分子区别分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间比分子大得多的微粒的运动，只能在液体、气体中发生分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点①都是无规则运动；②都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动例3关于布朗运动，下列说法中正确的是()A．布朗运动就是热运动B．布朗运动的激烈程度与悬浮颗粒的大小有关，说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关C．布朗运动虽不是分子运动，但它能反映分子的运动特征D．布朗运动的激烈程度与温度有关，这说明分子运动的激烈程度与温度有关5．(2015·课标Ⅱ·33(1))关于扩散现象，下列说法正确的是()A．温度越高，扩散进行得越快B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生E．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的6．下列哪些现象属于热运动()A．把一块平滑的铅板叠放在平滑的铝板上，经相当长的一段时间再把它们分开，会看到与它们相接触的面都变得灰蒙蒙的B．把胡椒粉末放入菜汤中，最后胡椒粉末会沉在汤碗底，但我们喝汤时尝到了胡椒的味道C．含有泥沙的水经一定时间会变澄清D．用砂轮打磨而使零件温度升高命题点四分子动能、分子势能和内能1.分子力、分子势能与分子间距离的关系：分子力F、分子势能E p与分子间距离r的关系图线如图3所示(取无穷远处分子势能E p＝0)．图3(1)当r＞r0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r＜r0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r＝r0时，分子势能最小.2．内能和机械能的区别能量定义决定量值测量转化内能物体内所有分由物体内部分子微观任何物体都无法测量．其变在一子的动能和势能的总和运动状态决定，与物体整体运动情况无关具有内能，恒不为零化量可由做功和热传递来量度定条件下可相互转化机械能物体的动能及重力势能和弹性势能的总和与物体宏观运动状态、参考系和零势能面选取有关，和物体内部分子运动情况无关可以为零可以测量例4关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是()A．在10r0距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零C．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小D．分子间距离越大，分子间的斥力越小E．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢例5以下说法正确的是()A．温度低的物体内能一定小B．温度低的物体分子运动的平均速率小C．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大D．外界对物体做功时，物体的内能不一定增加判断分子动能变化的两种方法1．利用分子力做功判断仅受分子力作用时，分子力做正功，分子势能减小，分子动能增加；分子力做负功，分子势能增加，分子动能减小．图42．利用分子势能E p与分子间距离r的关系图线判断如图4所示，仅受分子力作用时，分子动能和势能之和不变，根据E p变化可判知E k变化．而E p变化根据图线判断．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．7．关于分子间的作用力，下列说法正确的是()A．分子之间的斥力和引力同时存在B．分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小C．分子之间的距离减小时，分子力一定做正功D．分子之间的距离增大时，分子势能一定减小E．分子之间的距离增大时，可能存在分子势能相等的两个点8.两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图5中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是()图5A．在r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小B．在r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小C．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大D．在r＝r0时，分子势能为零E．分子动能和势能之和在整个过程中不变题组1分子动理论的理解1．(2015·山东·37(1))墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀．关于该现象的分析正确的是() A．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动C．使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速D．墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的2．(2016·北京理综·20)雾霾天气是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果．雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示球体直径小于或等于10 μm、2.5 μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)．某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM10的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化．据此材料，以下叙述正确的是()A．PM10表示直径小于或等于1.0×10－6 m的悬浮颗粒物B．PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力C．PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动D．PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大3．关于分子动理论的规律，下列说法正确的是()A．扩散现象说明物质分子在做永不停息的无规则运动B．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故C．两个分子距离减小时，分子间引力和斥力都在增大D．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是内能E．已知某种气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为N A，则该气体分子之间的平均距离可以表示为3MρN A题组2 分子力、分子势能和内能4．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，内能是相同的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5．两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6．对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是()A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B．外界对物体做功，物体内能一定增加C．温度越高，布朗运动越显著D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小E．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大7．以下说法中正确的是()A．物体运动的速度越大，其内能越大B．分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动C．微粒的布朗运动的无规则性，反映了液体内分子运动的无规则性D．若外界对物体做正功，同时物体从外界吸收热量，则物体的内能必增加E．温度低的物体，其内能一定比温度高的物体小8．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是()题组3 微观量的估算9．石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料．已知1 g石墨烯展开后面积可以达到2 600 m2，试计算每1 m2的石墨烯所含碳原子的个数．(阿伏加德罗常数N A＝6.0×1023 mol－1，碳的摩尔质量M＝12 g/mol，计算结果保留两位有效数字)10．很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍，很多车主会选择含有氙气灯的汽车．若氙气充入灯头后的容积V＝1.6 L，氙气密度ρ＝6.0 kg/m3，氙气摩尔质量M＝0.131 kg/mol，阿伏加德罗常数N A＝6×1023 mol－1.试估算：(结果保留一位有效数字)(1)灯头中氙气分子的总个数N；(2)灯头中氙气分子间的平均距离．。

第十一章 热学 考纲要求权威解读分子动理论的基本观点和实验依据Ⅰ 1．阿伏加德罗常数是一个考查重点；常结合实例对分子热运动进行考查；分子间作用力也经常考查 2．考查有关气体实验定律的定量计算；会根据图象分析气体的状态变化；理解气体压强的微观解释 3．常结合气体考查热力学第一定律；理想气体的内能也是一个考查重点 4．常结合实例考查晶体和非晶体的特点及液体表面张力产生的原因；会用表面张力解释一些生活现象 阿伏加德罗常数Ⅰ 布朗运动Ⅰ 气体分子运动速率的统计分布Ⅰ 温度和内能Ⅰ 固体的微观结构、晶体和非晶体Ⅰ 液晶Ⅰ 液体的表面张力Ⅰ 气体实验定律Ⅰ 理想气体Ⅰ 热力学第一定律Ⅰ 能源与可持续发展Ⅰ 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：________。

②油膜法测分子直径：d ＝______；V 是油滴的体积；S 是水面上形成单分子油膜的面积。

（2）分子质量的数量级：10－26 kg（3）阿伏加德罗常数：1 mol 任何物质含有的分子数，N A ＝________________。

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____，扩散越快。

（2）布朗运动：是指悬浮在液体或气体中______的无规则运动，布朗运动间接反映了______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____，运动越剧烈；温度____，运动越剧烈；运动轨迹不确定。

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__________，分子力为它们的______。

（2）分子力的特点（r 0的数量级为10－10 m ）①f 引、f 斥随r 增大而______，随r 减小而______，但斥力比引力变化______。

⾼中物理《分⼦动理论内能》选修3-3《热学》第⼀单元《分⼦动理论内能》【基础知识梳理】知识点⼀、分⼦动理论⼀．物体是由⼤量分⼦组成的1、分⼦的⼤⼩（1）．直径数量级：m.（2）．油膜法测分⼦直径：d＝，V是油滴的体积，S是⽔⾯上形成的的⾯积．（3）．分⼦质量的数量级为kg.2.微观量的估算（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V m、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＝MN A＝ρV mN A。

②分⼦的体积：V0＝V mN A＝MρN A。

③物体所含的分⼦数：N＝VV m·N A＝mρV m·N A或N＝mM·N A＝ρVM·N A。

（4）．分⼦的两种模型①球体模型直径d＝36Vπ。

(常⽤于固体和液体)②⽴⽅体模型边长d＝3V0。

(常⽤于⽓体)对于⽓体分⼦，d＝3V0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。

【例1】空调在制冷过程中，室内空⽓中的⽔蒸⽓接触蒸发器(铜管)液化成⽔，经排⽔管排⾛，空⽓中⽔分越来越少，⼈会感觉⼲燥。

某空调⼯作⼀段时间后，排出液化⽔的体积V＝1.0×103 cm3。

已知⽔的密度ρ＝1.0×103kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol－1。

试求：(结果均保留⼀位有效数字)(1)该液化⽔中含有⽔分⼦的总数N；(2)⼀个⽔分⼦的直径d。

⼆．分⼦的热运动1、扩散现象：由于分⼦的⽆规则运动⽽产⽣的物质迁移现象。

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。

其特点是：①永不停息、运动。

②颗粒越⼩，运动越。

③温度越⾼，运动越。

提⽰：①运动轨迹不确定，只能⽤不同时刻的位置连线确定微粒做⽆规则运动。

高中物理选修3-3——分子动理论知识点总结一、分子动理论1、物质是由大量分子组成的（1）单分子油膜法测量分子直径（2）任何物质含有的微粒数相同2、对微观量的估算①分子的两种模型：球形和立方体（固体液体通常看成球形，空气分子占据的空间看成立方体）②利用阿伏伽德罗常数联系宏观量与微观量a.分子质量：b.分子体积：c.分子数量：二、分子的热运动1、分子永不停息的做无规则的热运动（布朗运动扩散现象）2、扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象，说明了物质分子在不停地运动，同时还说明分子间有间隙，温度越高扩散越快3、布朗运动：它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是在显微镜下观察到的。

①布朗运动的三个主要特点：永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。

②产生布朗运动的原因：它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。

③布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。

4、热运动：分子的无规则运动与温度有关，简称热运动，温度越高，运动越剧烈三、分子间的相互作用力1、分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。

但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些，如图1中两条虚线所示。

分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。

2、在图1图象中实线曲线表示引力和斥力的合力(即分子力)随距离变化的情况。

3、当两个分子间距在图象横坐标距离时，分子间的引力与斥力平衡，分子间作用力为零，的数量级为m，相当于位置叫做平衡位置。

当分子距离的数量级大于m时，分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略不计了四、温度的温标1、宏观上的温度表示物体的冷热程度，微观上的温度是物体大量分子热运动平均动能的标志。

2、热力学温度与摄氏温度的关系：五、内能1、分子势能分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。

分子动理论的三条基本内容我们都知道运动的物体运动情况是相对的，在组成物体的分子物质中也是存在运动的，也就是分子动理论。

高中网校的物理老师称，分子动理论是同学们学习热学的知识点中最为基本的原理。

那么本文中酷课网的物理老师就详细帮助同学们介绍一下分子动理论的三条基本内容。

分子动理论分子动理论的基本内容:(1)物质是由大量分子组成的(2)分子永不停息地做无规则热运动(3)分子之间存在着相互作用的引力和斥力。

分子动理论的公式:设阿伏伽德罗常数为NA,物体体积为V，物体质量为m，物质密度为ρ，摩尔体积为Vmol，摩尔质量为M，分子体积为V0，分子质量为m0，分子数为n。

(1)分子的质量m0=M / NA=Vmolρ / NA(2)分子数 n=mNA / M=VNA/ Vmol=VρNA / M=mNA / ρVmol(3)固体、液体分子体积V0和直径dV0=Vmol / NA=M / ρNA=1/(6πd)∧3，的d=3√(6V0/π)气体分子动理论:人们从分子运动的微观模型出发，给出某些简化的假定，结合概率和统计力学的知识，提出了气体分子动理论(kinetic theory of gases)，其主要如下：(1)气体是由分子组成的，分子是很小的粒子，彼此间的距离比分子的直径(十的负十次方)大许多，分子体积与气体体积相比可以略而不计。

(2)气体分子以不同的速度在各个方向上处于永恒的无规则运动之中。

典型事例是扩散现象、布朗运动(均为间接体现)。

布朗运动表面体现了宏观微粒的无规则运动，实际反映出微观分子的无规则运动。

(3)除了在相互碰撞时，气体分子间相互作用是很微弱的，甚至是可以忽略的。

(4)气体分子相互碰撞或对器壁的碰撞都是弹性碰撞。

(5)分子的平均动能与热力学温度成正比。

(6)分子间同时存在着相互作用力。

分子间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小(分子间距越大，引力和斥力都越小;分子间距越小，引力和斥力都越大)。