2024届高考物理一轮复习讲义：热学专题（一）分子动理论、内能、实验：用油膜法估测分子的大小

分子动理论、内能、实验：用油膜法估测分子的大小 一、微观量估算的两种“模型” 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．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Vmol 分子体积V0＝(适用于固体和液体)　 分子占据体积V占＝(适用于气体)　 摩尔质量Mmol 分子质量m0＝ 体积V和摩尔体积Vmol 分子数目n＝NA(适用于固体、液体和气体) 质量m和摩尔质量Mmol 分子数目n＝NA 4．分子的两种模型 物质有固态、液态和气态三种情况，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)． (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＝. 1、 扩散现象、布朗运动和热运动 1．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 固体微小颗粒 分子 区别 是分子的运动,发生在任何两种物质之间 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 2．气体分子的速率分布 气体分子的速率呈“中间多、两头少”分布。 三、分子力、分子势能和物体的内能 1．分子力及分子势能比较 分子力F 分子势能Ep 图象 随分子间距离 的变化情况 r<r0 F随r增大而减小，表现为斥力 r增大，F做正功，Ep减小 r>r0 r增大，F先增大后减小，表现为引力 r增大，F做负功，Ep增大 r＝r0 F引＝F斥，F＝0 Ep最小，但不为零 r>10r0 引力和斥力都很微弱，F＝0 Ep＝0 2．分析物体内能问题的四点提醒 (1)内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法． (2)决定内能大小的因素为温度、体积、分子数，还与物态有关系． (3)通过做功或热传递可以改变物体的内能． (4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同． 四、用油膜法估测分子大小 五、针对练习 1、(多选)钻石是首饰、高强度钻头和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M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA.已知1克拉＝0.2 g，则下列选项正确的是(　　) A．a克拉钻石物质的量为 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．a克拉钻石的体积为 2、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，阿伏加德罗常数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． 3、某气体的摩尔质量是M，标准状态下的摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为NA，下列叙述中正确的是（　　） A．该气体在标准状态下的密度为 B．该气体每个分子的质量为 C．每个气体分子在标准状态下的体积为 D．该气体单位体积内的分子数为 4、晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细的、非常完整的丝状(横截面为圆形)晶体．现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形．已知铁的密度为ρ，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是(　　) A． B． C． D． 5、（多选）某气体的摩尔质量为Mmol，摩尔体积为Vmol，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA表示错误的是(　　) A．NA＝　　　　　　B．NA＝ C．NA＝ D．NA＝ 6、空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管) 液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积为V，水的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则液化水中分子的总数N和水分子的直径d分别为(　　) A．N＝ ，d＝ B．N＝，d＝ C．