13.1分子动理论、内能-【桂冠物理】2024高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第十三章 热学 13.1分子动理论、内能 【考点预测】 1. 分子动理论的内容、温度、内容 2. 微观量和宏观量的关系、阿伏伽德罗常数 3. 布朗运动、扩散现象、分子力、分子内能 4. 实验：油膜法测分子直径 【方法技巧与总结】 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NA＝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． 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(如图1所示) 由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知： 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． 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互位置决定的能． (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． 【题型归纳目录】 题型一：微观量估算的两种“模型” 题型二：布朗运动与分子热运动 题型三：分子力和内能 题型四：实验：用油膜法估测分子的大小 【题型一】微观量估算的两种“模型” 【典型例题】 例1．用油膜法估测油酸分子直径的实验中，一滴油酸酒精溶液中油酸的体积V，油膜面积为S，油酸的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是（　　） A．一个油酸分子的质量 B．一个油酸分子的体积为 C．油酸分子的直径为 D．油酸的密度为 【方法技巧与总结】 1.常用的重要关系式 (1)分子质量：m0＝＝。 (2)物质所含的分子数 ①质量为m的物体中所含有的分子数： N＝nNA＝NA。 ②体积为V的物体所含有的分子数：N＝nNA＝NA。 2．分子的简化模型 甲　　　　　　　　乙 (1)球体模型：固体和液体可看作一个紧挨着一个的球体分子排列而成的，忽略分子间空隙，如图甲所示。 (2)立方体模型：气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是每个分子平均占有的活动空间，忽略气体分子的大小，如图乙所示。 3．分子大小的估算 (1)对于固体和液体，分子间距离比较小，可以认为分子是一个个紧挨着的，设分子体积为V，则分子直径d＝(球体模型)。 (2)对于气体，分子间距离比较大，处理方法是建立立方体模型，从而可计算出两气体分子之间的平均间距d＝(立方体模型)。 练1．钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为mmol（单位为g/mol），阿伏加德罗常数为NA，已知1克拉=0.2g，则（    ） A．a克拉钻石所含有的分子数为 B．a克拉钻石所含有的分子数为 C．每个钻石分子直径的表达式为（单位为m） D．每个钻石分子直径的表达式