专题04 分子动理论、气体实验定律和热力学定律-2022-2023学年高二物理下学期期中期末考点大串讲（人教版2019）

专题04 分子动理论、气体实验定律和热力学定律 1、 固体液体气体分子大小估算 1.已知固体和液体（气体不适用）的摩尔体积和一个分子的体积，则；反之亦可估算分子体积的大小。 2.已知物质（所有物质，无论液体、固体还是气体均适用）的摩尔质量和一个分子的质量，则；反之亦可估算分子的质量。 3.已知物体（无论固体、液体还是气体均适用）的体积和摩尔体积，则物体含有的分子数。其中是物体的密度，是物体的质量。 4.已知物体（无论液体、固体还是气体均适用）的质量和摩尔质量，则物体含有的分子数。 5.分子体积（一般适用于固体和液体），如果把分子简化成球体，可进一步求出分子的直径。 6.估算气体分子间的距离 气体分子间的间隙不能忽略，设想气体分子均匀分布，且每个气体分子平均占有的空间为一个小立方体，气体分子间的距离就等于小立方体的边长，如图所示。每个气体分子平均占有的空间体积 ,分子间的距离。 【例1】如图所示为食盐晶体结构中钠离子和氯离子的空间分布的示意图，图中相邻离子的中心用线连起来了，组成了一个个大小相等的立方体。已知食盐的密度为，食盐的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数NA，食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离为（　　） A． B． C． D． 二、扩散现象与布朗运动 1.扩散现象的特点 （1）在气体、液体、固体中均能发生，而气体的扩散现象最明显。 （2）扩散快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，表明温度越高，分子运动越剧烈。 （3）从浓度高处向浓度低处扩散，且受“已进入对方”的分子浓度的限制，当进入对方的分子浓度较低时，扩散现象较为显著。 2.布朗运动的理解 （1）无规则性：悬浮微粒受到液体分子在各个方向上撞击的不平衡是形成布朗运动的原因。由于液体分子的运动是无规则的，使微粒受到较强撞击的方向也不确定，所以布朗运动是无规则的。 （2）影响因素 ①微粒越小，布朗运动越明显：悬浮微粒越小，某时刻与它相撞的分子数越少，来自各方向的冲击力越不平衡；另外微粒越小，其质量也就越小，相同冲击力下产生的加速度越大。因此，微粒越小，布朗运动越明显。 ②温度越高，布朗运动越剧烈：温度越高，液体分子的运动（平均）速率越大，对悬浮微粒的撞击作用也越大，产生的加速度也越大，因此温度越高，布朗运动越剧烈。 （3） 布朗运动的实质：布朗运动不是分子的运动，而是悬浮微粒的运动。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，表明液体分子运动的剧烈程度与温度有关。 【例2】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分别表示直径小于或等于10μm、2.5μm的颗粒物。科研机构的检测结果表明，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．PM2.5表示直径小于或等于2.5×10-6m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PM2.5非常小，因此在空中的运动都属于分子的运动 D．根据材料推算，PM2.5的浓度基本不随高度的增加而变化 三、分子间的相互作用力 分子力与分子间距离变化的关系 分子力与分子间距离的关系图像 分子间距离 分子力 零 表现为斥力，且分子力随分子间距离的增大而减小 表现为引力，且分子力随分子间距离的增大，先增大后减小 分子力十分微弱，可认为分子力为零 【例3】如图所示，甲分子固定在坐标原点，乙分子位于轴上，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，为斥力，为引力，、、、为轴上四个特定的位置，现把乙分子从处由静止释放，若规定无限远处分子势能为零，则下列说法正确的是（　　） A．乙分子在处加速度为零，速度最大 B．乙分子从a到d的加速度先减小后增大 C．乙分子从a到c先加速后减速 D．乙分子从a到d先加速后减速 四、物体内能 1.分子的平均动能 （1）温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义。温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大。个别分子动能可能增大也可能减小，个别分子甚至几万个分子热运动的动能大小不受温度影响，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。 （2）只要温度相同，任何分子的平均动能都相同。由于不同物质的分子质量不一定相同，所以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率一般不相同。 2.分子势能与分子间距离的关系 分子间距离 ，增大 ，减小 分子力 等于零 表现为引力 表现为斥力 分子力做功 — 分子力做负功 分子力做负功 分子势能 最小 随分子间距离的增大而增