16.1分子动理论-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第16章 热学 第16.1 讲 分子动理论和内能 【知识点精讲】 一、分子动理论的三条基本内容 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。 【温馨提示】.分子的简化模型 （1）固体和液体分子模型:对于固体和液体,可认为分子紧密排列,分子间没有空隙,则为一个分子的体积,为摩尔体积）。 ①球形分子模型:如图所示,则直径。 ②立方体分子模型:认为每个分子占据一个相同的立方体空间,该立方体的边长即分子间的平均距离,边长 ,如图所示。 （2）气体分子模型:对于气体来说,由于气体分子间的距离远大于气体分子的直径,故通过立方体模型（不采用球形模型）,可以估算得到每个气体分子平均占有的空间,但无法得到每个气体分子的实际体积。设每个气体分子占据的空间可看成一个边长为、体积为的正方体。气体分子间距离 ,如图所示。 (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＝6.02×1023 mol－1。 【特别提醒】阿伏加德罗常数NA是联系宏观量与微观量的“桥梁”。 .宏观量、微观量以及它们之间的关系 已知量 可求量 摩尔体积 分子体积（适用于固体和液体）分子占据体积（适用于气体） 摩尔质量 分子质量 体积和摩尔体积 分子数目（适用于固体、液体和气体） 质量和摩尔质量 分子数目 2．分子永不停息地做无规则的热运动 (1)实例证明： ①扩散现象 a．定义：不同物质能够彼此进入对方的现象； b．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。 【特别提醒】扩散现象在固、液、气三态中均可发生，它直接证明了分子在不停地做无规则运动； ②布朗运动 a．定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息的无规则运动； b．实质：悬浮小颗粒受到做无规则运动的液体分子的撞击；颗粒越，温度越，运动越剧烈。 【特别提醒】布朗运动不是分子的运动，而是液体或气体中的悬浮颗粒的运动，它间接证明了分子的无规则运动。 (2)热运动 ①分子的永不停息的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。 【温馨提示】．扩散现象、布朗运动与热运动的比较 扩散现象 布朗运动 热运动 活动主体 分子 固体微小颗粒 分子 区别 是分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间 是比分子大得多的颗粒的运动，只能在液体、气体中发生 是分子的运动，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、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动 3．分子间同时存在引力和斥力 (1)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； (3)分子力与分子间距离的关系图线 (如图所示)。由关系图线可知： ①当r＝r0时，F引＝F斥，分子力为零； 【特别提醒】当r＝r0时，分子力为零，但是分子间的F引、F斥都不为零，是二者的合力为零。 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。 二、温度和物体的内能 1．温度 两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。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．分子的动能和平均动能 (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的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。 【特别提醒】只要温度相同，无论物质处于固、液、气哪种物态，物体分子的平均动能均相同。 (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)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，即分子势能。 (2)分子势能的决定因素：微观上决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上决定于体积和状态。 【特别提醒】分子力曲线和分子势能曲线的比较 项目 分子力曲线 分子势能曲线 与分子间距的关系图像 坐标轴 纵坐标表示分子力，横坐标表示分子间距离 纵坐标表示分子势能，横坐标表示分子间距离 图像的意义 横轴上方的曲线表示斥力，为正值