内容正文:
第十三章
热 学
第1讲 分子动理论 内能
了解以下几个事实:
(1)一个直径1 μm左右的小水珠,大小与细菌差不多,其中分子的个数竟是地球上人口总数的好几倍。
(2)暮春时节,金黄的油菜花铺满原野,微风拂过,飘来阵阵花香。
(3)50 mL的水与50 mL的酒精混合后总体积减小。
(1)事实(1)说明组成物体的分子个数是大量的。 (√)
(2)事实(2)是由于布朗运动导致的。 (×)
(3)事实(2)是由于扩散现象,说明分子做永不停息的无规则热运动。 (√)
(4)事实(3)说明分子之间有空隙。 (√)
(5)事实(3)说明分子之间有空隙,大量分子能聚集在一起,分子之间一定存在着相互作用力。 (√)
考点1 阿伏加德罗常数及微观量的计算
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。
(1)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。
(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。
1.两种分子模型。
物质有固态、液态和气态三种状态,不同物态下应将分子看成不同的模型。
(1)固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球形或立方体形,如图所示,分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,所以d=(球体模型)或d=(立方体模型)。
球形分子模型
立方体形分子模型
(2)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=。
气体分子模型
2.宏观量与微观量的相互关系。
(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)相互关系。
①一个分子的质量:m0==。
②一个分子的体积:V0==。(注:对气体V0为分子所占空间体积)
③物体所含的分子数。
n=·NA=·NA或n=·NA=·NA。
④单位质量中所含的分子数:n'=。
考向1 微观量计算的球体模型
【典例1】 (多选)已知阿伏加德罗常数为NA(单位为mol-1),某液体的摩尔质量为M(单位为kg/mol),该液体的密度为ρ(单位为kg/m3),则下列叙述中正确的是 ( )
A.1 kg该液体所含的分子个数是ρNA
B.1 kg该液体所含的分子个数是NA
C.该液体1个分子的质量是
D.该液体1个分子占有的空间是
解析 1 kg该液体的物质的量为,所含分子数目为n=NA·=,故A项错误,B项正确;每个分子的质量为m0=,故C项错误;每个分子所占体积为V0==,故D项正确。
答案 BD
考向2 微观量计算的立方体模型
【典例2】 (多选)某气体的摩尔质量为M,分子质量为m。若1摩尔该气体的体积为Vm,密度为ρ,则该气体单位体积分子数为(阿伏加德罗常数为NA) ( )
A. B.
C. D.
解析 1摩尔该气体的体积为Vm,则单位体积分子数为n=,气体的摩尔质量为M,分子质量为m,则1 mol气体的分子数为NA=,可得n=,单位体积的质量等于单位体积乘以密度,质量除以摩尔质量等于摩尔数,则有n=,D项错误,A、B、C三项正确。
答案 ABC
考点2 布朗运动与分子热运动
1.分子热运动。
分子做永不停息的无规则运动。
2.扩散现象。
(1)扩散现象是相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。
(2)扩散现象就是分子的运动,发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。
(3)温度越高,扩散越快。
3.布朗运动。
(1)布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。
(2)布朗运动不是分子的运动,但它反映了液体(或气体)分子的无规则运动。
(3)微粒越小,温度越高,布朗运动越明显。
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
考向1 布朗运动
【典例3】 把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察,可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置,每隔一定时间把炭粒的位置记录下来,最后按时间先后顺序把这些点进行连线,得到如图所示的图像,对于这一现象,下列说法正确的是 ( )
A.炭粒的无规则运动,说明碳分子运动也是无规则的
B.越小的炭粒,受到撞击的分子越少,作用力越小,炭粒的不平衡