2024届高考物理一轮复习讲义：热学

分子动理论 一、分子动理论 1．物体是由大量分子组成的 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：通常可取NA＝6.02×1023 mol－1； 2．分子永不停息地做无规则运动：(1)扩散现象(2)布朗运动(3)热运动 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； (3)分子力与分子间距离的关系图线(如图所示) 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．内能 1．分子平均动能(1)所有分子动能的平均值．(2)温度是分子平均动能的标志． 2．分子势能：由分子间相对位置决定的能，在宏观上分子势能与物体体积有关，在微观上与分子间的距离有关． 3．物体的内能：(1)内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和． (2)决定因素：温度、体积和物质的量． 三．温度温标 (1)摄氏温标t：单位℃，在1个标准大气压下，水的冰点作为0 ℃，沸点作为100 ℃，在0 ℃～100 ℃之间等分100份，每一份表示1 ℃. (2)热力学温标T：单位K，把－273.15 ℃作为0 K. (3)就每一度表示的冷热差别来说，两种温度是相同的，即ΔT＝Δt.只是零值的起点不同，所以二者关系式为T＝t＋273.15. (4)绝对零度(0 K)，是低温极限，只能接近不能达到，所以热力学温度无负值． 考点一　宏观量与微观量的计算 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Vm、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＝＝.(2)分子的体积：V0＝＝. (3)物体所含的分子数：N＝·NA＝·NA或N＝·NA＝·NA. 4．分子的两种模型：(1)球体模型直径d＝ .(常用于固体和液体) (2)立方体模型边长d＝.(常用于气体) 对于气体分子，d＝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：(多选)已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为ρ(kg/m3)，阿伏加德罗常数为NA(mol－1)．下列判断正确的是(　　) A．1 kg铜所含的原子数为 B．1 m3铜所含的原子数为 C．1个铜原子的质量为(kg) D．1个铜原子的体积为(m3) 考点二　布朗运动与分子热运动，分子速率 布朗运动 热运动 活动主体 固体小颗粒 分子 区别 是固体小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动 是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到 共同点 都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的 联系 布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力不均衡而引起的，它是分子做无规则运动的反映 (1)气体分子间的作用力:气体分子之间的距离远大于分子直径,气体分子之间的作用力十分微弱,可以忽略不计,气体分子间除碰撞外无相互作用力。 (2)气体分子的速率分布:表现出“中间多,两头少”的统计分布规律。 (3)气体分子的运动方向:气体分子的运动是杂乱无章的,但向各个方向运动的机会均等。 (4)气体分子的运动与温度的关系:温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,温度升高,气体分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大。 考点三 分子势能 1．分子势能与分子间距的关系 如图为分子间作用力F合和分子势能Ep随r变化的图像。可以看到： (1)当r＝r0时，F合＝0，Ep最小(若以分子间距无限远处为零势能点，则此时Ep＜0)。 (2)当r＞r0时，F合＜0，即表现为引力，所以此时增大r，克服分子力做功，Ep增大。 (3)当r＜r0时，F合＞0，即表现为斥力，所以此时减小r，克服分子力做功，Ep增大。 例：（2023年海南卷高考真题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（   ）    A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C．分子势能在r0处最小 D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 考点四：油膜法实验 1．当把一滴用酒精稀释过的油