2020版高考物理新创新一轮复习通用版讲义：第十三章第74课时　分子动理论　内能（双基落实课）

第十三章热学[选修3-3]

第74课时　分子动理论　内能(双基落实课)

点点通(一)　分子动理论

1．物体是由大量分子组成的

(1)分子的大小

①一般无机分子直径的数量级约为：10－10 m。

②一般无机分子质量的数量级约为：10－27～10－25 kg。

(2)阿伏加德罗常数：指1 mol的任何物质中含有相同的微粒个数，用符号NA表示，NA＝6.02×1023 mol－1。

2．分子的热运动：分子永不停息地做无规则运动

3.布朗运动和分子热运动的比较

4.分子间的相互作用力

分子间同时存在引力和斥力，且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，如图所示。

(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(10－9 m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间相互作用力为零(F＝0)。

 [小题练通]

1．为了估测一容器中气体分子间的平均距离，需要知道的物理量是(　　)

A．阿伏加德罗常数、该气体的质量和摩尔质量

B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度

C．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积

D．该气体的密度、体积和摩尔质量

解析：选B　只有已知阿伏加德罗常数和气体摩尔体积，才能估测出气体分子间的平均距离，而只有知道气体的摩尔质量和密度才能计算出气体摩尔体积，故B正确。

2．(人教教材改编题)下列关于布朗运动的说法正确的是(　　)

A．布朗运动就是分子的无规则运动

B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动

C．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈

D．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动

解析：选D　布朗运动不是液体、固体分子的无规则运动，而是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，要通过显微镜才能观察到，A、B错误，D正确；而胡椒粉颗粒大，其运动不是布朗运动，C错误。

3．(粤教教材原题)两个分子由距离很远(r>10－9 m)逐渐靠拢到很难再靠近的过程中，分子间作用力的大小将(　　)

A．先减小后增大

B．先增大后减小

C．先增大后减小再增大

D．先减小后增大再减小

解析：选C　根据分子间相互作用力的特点，两个分子由距离很远逐渐靠拢到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，故C正确。

 [融会贯通]

(1)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，常用来进行微观量的估算。

(2)布朗运动不是液体分子的运动，也不是固体颗粒中分子的运动，而是固体小颗粒在液体分子撞击下的无规则运动，它间接地反映了液体分子的无规则运动。

(3)分子间的作用力等于分子间引力和斥力的合力，分子引力、斥力都随分子间距离的减小而增大，而分子间的作用力随分子距离的变化是比较复杂的。

点点通(二)　温度和内能

1．温度

两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表征这一“共同热学性质”的物理量叫做温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

2．摄氏温标和热力学温标

3.分子动能

(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。

(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。

(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。

4．分子势能

(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相互位置决定的能。

(2)分子势能的决定因素

①微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；取r→∞处为零势能处，分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示，当r＝r0时分子势能最小。

②宏观上——决定于体积和状态。

5．物体的内能

(1)物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量。对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。

(2)改变物体内能的两种方式：做功和热传递。

[小题练通]

1．(多选)(2018·全国卷Ⅱ)对于实际的气体，下列说法正确的是(　　)

A．气体的内能包括气体分子的重力势能

B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能

C．气体的内能包括气体整体运动的动能

D．气体的体积变化时，其内能可能不变

E．气体的内能包括气体分子热运动的动能

解析：选BDE　实际气体的内能包括分子之间相互作用的势能和分子热运动的动能，与分子的重力势能和整体的动能均无关。改变气体内能的方式有做功和热传递。综上所述，B、D、E正确。

2．(多选)(鲁科教材改编题)如图，用温度计测量质量已知的甲、乙、丙三杯水的温度，根据测量结果可以知道(　　)

A．甲杯中水的内能最少

B．甲、乙杯中水的内能一样多

C．丙杯中水分子的平均动能最大

D．甲杯中水分子的平均动能小于乙杯中水分子的平均动能

解析：选AC　甲杯中水的质量最小，温度和乙杯中的相同且小于丙杯中的，故甲杯中水的内能最小，A正确，B错误；丙杯中水的温度最高，水分子的平均动能最大，C正确；甲、乙杯中水的温度相同，水分子的平均动能相同，D错误。

3．(多选)(粤教教材原题)有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无限远处逐渐向甲分子靠近，直到不能再靠近为止，在这整个过程中(　　)

A．分子力总是对乙分子做正功

B．分子势能先增大后减小

C．先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功

D．在分子力为零时，分子势能最小

解析：选CD　根据分子力的特点，乙分子由无限远向甲分子靠近过程中，分子力由引力变为零再变为斥力，则分子力先做正功，再做负功，分子势能先减小后增大，分子力为零时，分子势能最小，故A、B错误，C、D正确。

4．(沪科教材原题)关于物体的内能和分子势能，下列说法中正确的是(　　)

A．物体的速度增大，则分子的动能增加，内能也一定增加

B．物体温度不变，内能可能变大

C．物体的内能与温度有关，与物体的体积无关

D．把物体举得越高，分子势能越大

解析：选B　物体的速度、高度只改变其机械能，与内能、分子势能无关，A、D错误；物体温度不变，分子平均动能不变，但分子势能可能变大，所以内能可能变大，B正确；物体的内能与其温度、体积都有关，C错误。

 [融会贯通]

分子力及分子势能的图像比较