高中物理一轮复习材料 知识点 第十四章：热学

这是一份高中物理一轮复习材料 知识点 第十四章：热学，共62页。学案主要包含了分子动理论，温度与物体的内能，能量守恒定律等内容，欢迎下载使用。

一、分子动理论
1．物体是由大量分子组成的
(1)分子的直径：数量级为10－10 m。
(2)分子的质量：数量级为10－26 kg。
(3)阿伏加德罗常数：NA＝6.02×1023 ml－1。
2．分子永不停息地做无规则运动
(1)扩散现象：由于分子的无规则运动产生的物质迁移现象。温度越高，扩散现象越明显。
(2)布朗运动：悬浮在液体中的小颗粒的无规则运动，颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越明显。
(3)热运动：分子永不停息的无规则运动。温度越高，分子运动越剧烈。
3．分子间的作用力
(1)引力和斥力总是同时存在，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。
(2)分子引力和斥力都随距离的增大而减小，但斥力变化得更快。
二、温度与物体的内能
微点判断
(1)扩散现象只能在气体中进行。(×)
(2)布朗运动是指液体分子的无规则运动。(×)
(3)温度越高，布朗运动越剧烈。(√)
(4)分子间的引力和斥力都随分子间距的增大而增大。(×)
(5)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能。(×)
(6)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。(√)
(7)内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。(×)
(8)分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大。(√)
(9)两分子间不可能同时存在斥力和引力。(×)
(一) 微观量的估算(精研点)
1．两种分子模型
(1)球体模型：把分子看成球形，分子的直径：d＝ eq \r(3,\f(6V0,π))。适用于固体和液体。
(2)立方体模型：把分子看成小立方体，其边长：d＝eq \r(3,V0)。适用于固体、液体和气体。
[注意] 对于气体，利用d＝eq \r(3,V0)计算出的d不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。
2．宏观量与微观量的相互关系
[注意] 阿伏加德罗常数是联系宏观量(摩尔质量Mml、摩尔体积Vml、密度ρ等)与微观量(分子直径d、分子质量m0、分子体积V0等)的“桥梁”。如图所示。
[考法全训]
1．[固体微观量的估算]
(多选)阿伏加德罗常数是NA(ml－1)，铜的摩尔质量是μ(kg/ml)，铜的密度是ρ(kg/m3)，则下列说法正确的是( )
A．1 m3铜中所含的原子数为eq \f(ρNA,μ)
B．一个铜原子的质量是eq \f(μ,NA)
C．一个铜原子所占的体积是eq \f(μ,ρNA)
D．1 kg铜所含有的原子数目是ρNA
解析：选ABC 1 m3铜中所含的原子数为n＝eq \f(m,μ)NA＝eq \f(ρV,μ)NA＝eq \f(ρNA,μ)，故A正确；一个铜原子的质量是m0＝eq \f(μ,NA)，故B正确；一个铜原子所占的体积是V0＝eq \f(V,NA)＝eq \f(\f(μ,ρ),NA)＝eq \f(μ,ρNA)，故C正确；1 kg铜所含有的原子数目是N＝eq \f(1,μ)NA，故D错误。
2.[液体微观量的估算]
已知阿伏加德罗常数为NA(ml－1)，某液体的摩尔质量为M(kg/ml)，该液体的密度为ρ(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eq \f(1,M)NA
C．该液体1个分子的质量是eq \f(ρ,NA)
D．该液体1个分子占有的空间是eq \f(MNA,ρ)
解析：选B 1 kg该液体的物质的量为eq \f(1,M)，所含分子数目为：n＝NA·eq \f(1,M)＝eq \f(NA,M)，故A错误，B正确；每个分子的质量为：m0＝eq \f(1,n)＝eq \f(M,NA)，故C错误；每个分子所占空间为：V0＝eq \f(m0,ρ)＝eq \f(M,ρNA)，故D错误。
3．[气体微观量的估算]
(2023·淄博高三调研)某潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/ml，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023ml－1。若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为( )
A．3×1021 B．3×1022
C．3×1023 D．3×1024
解析：选B 设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，在海底和在岸上分别吸入的空气分子个数为n海和n岸，则有n海＝eq \f(ρ海VNA,M)，n岸＝eq \f(ρ岸VNA,M)，多吸入的空气分子个数为Δn＝n海－n岸，代入数据得Δn≈3×1022个，故选B。
(二) 布朗运动与分子热运动(固基点)
[题点全练通]
1．[对扩散现象的理解]
关于扩散现象，下列说法错误的是( )
A．温度越高，扩散进行得越快
B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
D．扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
解析：选B 根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，C正确，B错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，D正确。
2．[对布朗运动的理解]
关于布朗运动，下列说法正确的是( )
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．悬浮在液体中的颗粒越小、液体温度越高，布朗运动越明显
C．悬浮颗粒越大，在某一瞬间撞击它的分子数越多，布朗运动越明显
D．布朗运动的无规则性反映了颗粒内部分子运动的无规则性
解析：选B 布朗运动就是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子或气体分子的无规则运动，A、D错误；布朗运动是由于液体分子或气体分子对悬浮颗粒撞击作用的不平衡性引起的，悬浮颗粒越小，液体或气体温度越高，布朗运动就越明显，B正确，C错误。
3．[对分子热运动的理解]
(多选)同学们一定都吃过味道鲜美的烤鸭，烤鸭的烤制过程没有添加任何调料，只是在烤制之前，把烤鸭放在腌制汤中腌制一定的时间，盐就会进入肉里。下列说法正确的是( )
A．如果让腌制汤温度升高，盐进入鸭肉的速度就会加快
B．烤鸭的腌制过程说明分子之间有引力，把盐分子吸进鸭肉里
C．在腌制汤中，有的盐分子进入鸭肉，有的盐分子从鸭肉里面出来
D．把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，将不会有盐分子进入鸭肉
解析：选AC 盐分子进入鸭肉是因为发生了扩散，温度越高，扩散得越快，A正确；盐进入鸭肉是因为盐分子的无规则运动，并不是因为分子引力，B错误；盐分子永不停息地做无规则运动，有的进入鸭肉，有的离开鸭肉，C正确；冷冻后，仍然会有盐分子进入鸭肉，只不过速度慢一些，D错误。
[要点自悟明]
扩散现象、布朗运动与热运动的比较
(三) 分子力、分子势能与物体内能(精研点)
逐点清1 分子力、分子势能与分子间距离的关系
1.(2023·天津高三模拟)分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r＝r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是( )
A．从r＝r2到r＝r0，分子力的大小一直在减小
B．从r＝r2到r＝r1，分子力的大小先减小后增大
C．从r＝r2到r＝r0，分子势能先减小后增大
D．从r＝r2到r＝r1，分子动能先增大后减小
解析：选D 由题图可知，在r＝r0时分子力为零，故从r＝r2到r＝r0，分子力的大小先增大后减小，从r＝r2到r＝r1，分子力的大小先增大后减小再增大，A、B错误；从r＝r2到r＝r0，分子间的作用力表现为引力，故随距离的减小，分子力一直做正功，动能增大，分子势能一直减小，C错误；从r＝r2到r＝r1，分子间作用力先表现为引力再表现为斥力，则分子力先做正功后做负功，故分子动能先增大后减小，D正确。
2.分子势能Ep随分子间距离r变化的图像(取r趋近于无穷大时Ep为零)，如图所示。将两分子从相距r处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用，则下列说法正确的是( )
A．当r＝r2时，释放两个分子，它们将开始远离
B．当r＝r2时，释放两个分子，它们将相互靠近
C．当r＝r1时，释放两个分子，r＝r2时它们的速度最大
D．当r＝r1时，释放两个分子，它们的加速度先增大后减小
解析：选C 由题图可知，两个分子在r＝r2处分子势能最小，则分子之间的距离为平衡距离，分子之间的作用力恰好为0。结合分子之间的作用力的特点，假设将两个分子从r＝r2处释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近，故A、B错误；由于r10，由eq \f(pV,T)＝C知温度降低，即内能减少，ΔU