5.1分子动理论、气体实验定律和热力学定律（讲义）（8考点+6题型）——2023-2024学年高二物理下学期期中期末题型复习讲义

5.1分子动理论、气体实验定律和热力学定律 考点一　微观量的估算 1 考点二　布朗运动与分子热运动 2 考点三　分子间的作用力与分子势能 2 考点四　固体与液体的性质 3 考点五　气体实验定律的应用 4 考点六　理想气体实验定律微观解释 4 考点七　热力学第一定律的理解及应用 5 考点八　热力学第二定律的理解 5 题型1微观量估算 6 题型2布朗运动与分子热运动 9 题型3分子动能、分子势能和内能 11 题型4固体和液体性质的理解 14 题型5气体状态变化的图像问题 16 题型6气体实验定律的微观解释 19 考点一　微观量的估算 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Vmol、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. 4．两种模型 (1)球体模型直径为d＝ .(适用于：固体、液体) (2)立方体模型边长为d＝.(适用于：气体) 特别提醒　1.固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的．分子的体积V0＝，仅适用于固体和液体，对气体不适用． 2．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． 考点二　布朗运动与分子热运动 布朗运动和热运动的比较 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，较大的颗粒不做布朗运动，能通过光学显微镜直接观察到 是指分子的运动，分子不论大小都做热运动，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作用不平衡而引起的，它是分子做无规则运动的反映 考点三　分子间的作用力与分子势能 1．分子间的相互作用力 分子力是引力与斥力的合力．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，但总是斥力变化得较快，如图1所示． 图1 (1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0； (2)当r<r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引＜F斥，F表现为斥力； (3)当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引＞F斥，F表现为引力； (4)当r＞10r0(10－9m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)． 2．分子势能 分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为： (1)当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大； (2)r<r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大； (3)当r＝r0时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零； (4)分子势能曲线如图2所示． 考点四　固体与液体的性质 1．晶体与非晶体 单晶体 多晶体 非晶体 外形 规则 不规则 不规则 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 形成与 转化 有的物质在不同条件下能够形成不同的形态．同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体. 2.液体的表面张力 (1)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势． (2)方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直． 3．液晶的物理性质 (1)具有液体的流动性． (2)具有晶体的光学各向异性． (3)从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的． 考点五　气体实验定律的应用 1．气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比 表达式 p1V1＝p2V2 ＝或 ＝ ＝或 ＝ 图象 2.理想气体的状态方程 (1)理想气体 ①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体． ②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，即分子间无分子势能． (2)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C. 气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例． 考点六　理想气体实验定律微观解释 1．等温变化 一定质量的气体，温度保持不变