第14章 第38讲 分子动理论 热学-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备（word教师用书）

第38讲　分子动理论　热学 1．物质是由大量分子组成的 (1)分子的体积 ①分子的体积很小，它的直径数量级约为__10-10__m. ②用油膜法估测分子的直径：让油酸在水面上散开形成单分子油膜，如图所示，设油酸的体积为V，在水面上散开的面积为S，则油酸分子的直径d＝. (2)分子的质量 分子的质量很小，一般分子质量的数量级是10-26kg. (3)阿伏加德罗常数 1 mol的任何物质中所含的分子数叫阿伏加德罗常数，NA＝__6.2×1023mol-1__． 2．分子做永不停息的无规则运动——分子热运动 (1)扩散现象 不同的物质接触后，彼此进入对方的现象叫扩散现象．温度越高，扩散越__快__． (2)布朗运动 悬浮在液体(或气体)中的__微粒__在永不停息地做__无规则__运动． ①特点：微粒越__小__，温度越__高__，布朗运动越显著． ②原因：微粒受周围液体(或气体)分子的撞击作用不平衡而产生的． ③实质：布朗运动是__悬浮微粒__无规则的运动，并不是液体(或气体)分子的运动，也不是固体分子的运动，但间接反映了液体(或气体)分子运动的无规则性． 3．分子间存在相互作用的引力和斥力 分子之间的引力和斥力同时存在，通常分子力是指分子间引力和斥力的合力． 分子力与分子间距离的关系如图所示，由图可知，分子间的引力和斥力都随分子间距离的__增大__而__减小__．但斥力比引力变化得__快__. (1)当r＝r0(平衡距离)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r＞__10r0__(即r＞10-9m)时，分子力已经变得十分微弱，可以忽略不计，可认为分子间作用力为零． 4．分子势能 分子间存在相互作用力，分子间具有由它们的__相对位置__决定的势能叫分子势能．分子势能的改变与分子力__做功__有关：分子力做正功，分子势能 __减小__，分子力做负功，分子势能增加，且分子力做多少功，分子势能就改变多少． 分子势能与分子间距的关系： (1)当__r＞r0__时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子力做负功，分子势能增加． (2)当__r＜r0__时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子力做负功，分子势能增加． (3)当__r＝r0__时，分子势能最小，但不为零，为负值(选两分子相距无穷远时的分子势能为零). 分子势能的变化类似于弹簧弹性势能的变化． 5．物体的内能 (1)分子的平均动能 物体内部所有分子的动能的__平均值__叫分子热运动的平均动能． ①温度是分子热运动的平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能__越大__． ②分子质量不同的物质，温度相同，分子热运动的平均动能__相同__，但它们的平均速率__不同__． ③分子热运动的平均动能与物体做机械运动的速率__无关__． 做热运动的分子具有的动能叫分子动能，在研究热现象时，由于单个分子运动的无规则性，研究单个分子的动能是不可能的，也是毫无意义的，有意义的是分子热运动的平均动能，而温度是分子热运动的平均动能的标志，对个别的分子来讲毫无意义，即个别的分子动能大，物质的温度不一定高． 　(2)物体的内能 ①物体中所有分子热运动的__动能__和__分子势能__的总和叫物体的内能． a.物体的内能跟质量(物质的量)、温度和体积有关． b．理想气体内无分子力，无分子势能，所以理想气体的内能只跟温度和质量(物质的量)有关． c．物体的内能和机械能有着本质的区别．物体具有内能，可能同时具有机械能，也可能不具有机械能． ②改变物体内能的两种方式 a．做功：其他形式的能与内能相互转化的过程，外界对物体做功，物体的内能__增加__；物体对外界做功，物体的内能__减少__． b．热传递：是物体间内能转移的过程，只要两物体存在温度差，内能就可由__高温__物体转移给__低温__物体． 做功与热传递对改变物体的内能是等效的． 考点一　分子动理论基本内容 1．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 2．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，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间 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 3．分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线 项目 分子间的相互作用力F 分子势能Ep 与分子间距 的关系图像 随分子间距的变化情况 r＜r0 F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引＜F斥，F表现为斥力 r增大，斥力做正功，分子势能减少；r减小，斥力做负功，分子势能增加 r＞r0 F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引>F斥，F表现为引力 r增大，引力做负功，分子势能增加；r减小，引力做正功，分子势能减少 r＝r0 F引＝F斥，F＝0 分子势能最小，但不为零 r＞10r0 (10-9m) F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力 分子势能为零 　一般正常人呼吸时每次吸入空气500 mL，空气中的含氧量为21%，如果每次呼吸吸入少于37.5 mL的空气时将感觉呼吸困难．假设某感染2019­nCoV患者感觉呼吸困难，请估算该患者每次呼吸吸入氧气的分子数比正常人少多少？(已知氧气摩尔质量为0.032 kg/mol，密度为1.43 kg/m3，阿伏加德罗常数为6×1023.结果保留一位有效数字) 解析：正常人每次吸入氧气的分子数目为N1＝×NA×21% 呼吸困难者每次吸入氧气的分子数目为N2＝×NA×21% 患者每次呼吸吸入氧气的分子数比正常人少ΔH＝N1－N2≈7×1020(个). 答案：见解析 考点二　物体内能 1．改变内能的方式 2．物体的内能与机械能的比较 　　名称 比较　　 内能 机械能 定义 物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和 物体的动能、重力势能和弹性势能的统称 决定 因素 与物体的温度、体积、物态和分子数有关 跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关 量值 任何物体都有内能 可以为零 测量 无法测量 可测量 本质 微观分子的运动和相互作用的结果 宏观物体的运动和相互作用的结果 运动形式 热运动 机械运动 联系 在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒 　(多选)关于物体的内能，以下说法正确的是(　CD　) A．不同物体，温度相同，内能也相同 B．物体所有分子的势能增大，物体内能也相应增大 C．做功和热传递都能改变物体的内能，但两过程的本质不同 D．两物体的质量、温度和体积均相等，它们的内能却不一定相同 学科网（北京）股份有限公司 $$