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高中鲁科版 (2019)第1节 分子动理论的基本观点课文课件ppt
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这是一份高中鲁科版 (2019)第1节 分子动理论的基本观点课文课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了×10-10，粒子数，宏观量，微观量，无规则运动，液体分子，无规则，相对位置，热运动的，平均值等内容，欢迎下载使用。
一、物体由大量分子组成1.分子的大小:一般分子直径的数量级为_____ m。水分子的直径约为________ m。2.阿伏伽德罗常数:(1)定义:1 ml任何物质都含有相同_______,这个数量称为阿伏伽德罗常数,用NA表示。(2)数值:NA= _______________。 (3)意义:阿伏伽德罗常数是一个重要的基本常量,通过它可将物体的体积、质量等_______与分子的大小、质量等_______联系起来。
6.02×1023 ml-1
3.下列分子动理论的基本观点正确的是___。①物体是由大量分子组成的,分子用光学显微镜可以看到。②所有分子的直径都相同。③1 ml的固态物质和1 ml的气态物质所含分子数相同。
二、分子永不停息地做无规则运动1.扩散现象:(1)定义:不同的物质相互接触而彼此进入对方的现象。(2)普遍性:_____、_____和_____都能够发生扩散现象。(3)规律:扩散现象与温度有关,_____越高,扩散越快。
2.布朗运动:(1)定义:悬浮在液体中的微粒所做的永不停息的___________。(2)产生原因:微粒在液体中受到_________的撞击不平衡引起的。(3)影响布朗运动的因素:①颗粒大小:颗粒_____,布朗运动越明显。②温度高低:温度_____,布朗运动越剧烈。(4)意义:反映了分子在永不停息地做_______运动。
(5)下列布朗运动的叙述正确的是___。①布朗运动的剧烈程度跟温度有关,布朗运动也叫热运动。②布朗运动可以用肉眼直接观察。③布朗运动反映了分子做永不停息的热运动。
3.热运动:(1)定义:分子的_______运动。(2)影响因素:温度_____,分子的无规则运动越剧烈。
三、分子间存在着相互作用力1.分子间的引力和斥力是_____存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的_____。2.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而_____,随分子间距离的减小而_____,但_____比_____随距离变化的快。
3.分子力与分子间距离的关系:(1)当rr0时,F引>F斥,分子力表现为_____。(4)当r>10r0时,F引→0,F斥→0,分子力为零。
4.下列分子间相互作用力的说法正确的是___。①当分子间距为r0时,它们之间既无引力也无斥力。②当物体被压缩时,分子间的引力增大,斥力减小。③当分子间的距离大于10r0时,分子力可忽略不计。
四、物体的内能1.分子势能:(1)定义:分子具有由它们的_________决定的势能。(2)分子势能的决定因素。①分子间作用力做正功,分子势能_____;分子间作用力做负功,分子势能____。
②微观上与分子间的距离有关。a.若r>r0,当r增大时,分子势能_____。b.若r
2.分子的动能:(1)分子动能:做________分子所具有的动能。(2)分子平均动能:大量分子动能的_______。(3)温度与分子平均动能的关系。①温度升高,分子热运动的平均动能_____;温度降低,分子热运动的平均动能_____。②分子热运动的平均动能与物体的热力学温度成_____。③温度的微观本质:温度是物体内分子热运动的_________的标志。
3.物体的内能:(1)定义:物体的所有分子_____________和_________的总和。(2)普遍性:组成物体的分子永不停息地做___________,分子间_____________,所以任何物体都具有_____。
(3)相关因素。①物体含有的分子数目与物体的_____有关。②分子热运动的平均动能与_____有关。③分子势能与_____有关。所以,物体的内能与物体的_____、_____和_____有关。
一 阿伏伽德罗常数的应用 1.桥梁和纽带作用:阿伏伽德罗常数是连接宏观世界和微观世界之间的一座桥梁。它把摩尔质量M、摩尔体积V 、物质的质量m、物质的体积V'、物质的密度ρ等宏观量跟单个分子的质量m0、单个分子的体积V0等微观量联系起来。如图将这种关系呈现得淋漓尽致。其中密度 ρ= 。
2.微观量与宏观量之间的联系:(1)一个分子的质量m0= 。(2)一个分子的体积V0= (对固体和液体)。(3)单位质量中所含分子数n= 。(4)单位体积中所含分子数n= 。(5)气体分子间的平均距离d= 。(6)固体、液体分子直径d= 。
【思考•讨论】 我们在化学中学过,1 ml的任何物质都含有相同的分子数,这个数量用阿伏伽德罗常数表示,讨论下列问题:(1)我们学习的微观量和宏观量有哪些?提示:微观量有:分子质量m0、分子体积V0、分子直径d。宏观量有:物体的质量m、体积V'、密度ρ、摩尔质量M、摩尔体积V。
(2)为什么说阿伏伽德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁?提示:阿伏伽德罗常数把摩尔质量和摩尔体积这些宏观量与分子质量和分子体积这些微观量联系起来了,所以说阿伏伽德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁。
【典例示范】 (多选)对于液体和固体(不计分子间的空隙),若用M表示摩尔质量,m0表示单个分子的质量,ρ表示物质密度,V表示摩尔体积,V0表示单个分子的体积,NA表示阿伏伽德罗常数,则下列关系中正确的是( )
【解题探究】(1)怎样求阿伏伽德罗常数?提示:阿伏伽德罗常数NA是1 ml物质含有的分子个数,所以NA= 。(2)摩尔质量和摩尔体积有什么关系?提示:摩尔质量等于密度乘以摩尔体积,即M=ρV。
【解析】选A、B。摩尔体积是1 ml分子的体积,故NA= ,故A正确;摩尔质量等于密度乘以摩尔体积,即M=ρV,摩尔质量是1 ml分子的质量,故NA= ,B正确;则C项中 =1≠NA,C错误;物质的密度是一个宏观量, 没有意义,D错误。
【规律方法】应用阿伏伽德罗常数的解题技巧(1)求解与阿伏伽德罗常数有关问题的思路。 (2)V0= 对固体、液体是指分子体积,对气体则指平均每个分子所占据空间的体积,即无法求解单个气体分子的大小。
【素养训练】1.(多选)若以μ表示水的摩尔质量,V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ为标准状态下水蒸气的密度,NA为阿伏伽德罗常数,m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积,下面四个关系式表示正确的是( )
【解析】选A、C。NA= ,A对;NA= ,所以m= ,C对;而对于气体分子来说,由于其两邻近分子间距离太大, 求出的是平均一个气体分子所占据的空间,而不是单个气体分子的体积(其体积远小于该值),所以D错;而B式是将D式和C式代入A式得出的,故B错。
2.如图所示,很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时,利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V=56 L,囊中氮气密度ρ=2.5 kg/m3,已知氮气摩尔质量M=0.028 kg/ml,阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023 ml-1。试估算:(1)囊中氮气分子的总个数N;(2)囊中氮气分子间的平均距离。(结果均保留一位有效数字)
【解析】(1)设N2的物质的量为n,则n= 氮气的分子总数N= NA代入数据得N=3×1024个。(2)每个分子所占的空间为V0= 设分子间平均距离为a,则有V0=a3,即a= 代入数据得a≈3×10-9 m。答案:(1)3×1024个 (2)3×10-9 m
【补偿训练】 1.某种物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常数为N,则关于该物质的说法中,不正确的是( )A.分子的质量是 B.单位体积内分子的个数是 C.分子的体积一定是 D.平均每个分子占据的空间是
【解析】选C。 是平均每个分子占据的空间,并不一定是一个分子的体积,C选项错误,选项A、B、D的说法正确。
2.(多选)能根据下列一组数据算出阿伏伽德罗常数的是( )A.氧气的摩尔质量、氧气分子的质量B.水的摩尔质量、水的密度及水分子的直径C.氧气的摩尔质量、氧气的密度及氧气分子的直径D.水分子的质量和一杯水的质量、体积【解析】选A、B。阿伏伽德罗常数NA= ,NA= (只适用于固体、液体),所以A、B正确,C、D错误。
二 布朗运动1.布朗运动的产生:(1)布朗运动的无规则性。悬浮微粒受到液体分子撞击的不平衡是形成布朗运动的原因,由于液体分子的运动的是无规则的,使微粒受到较强撞击的方向也不确定,所以布朗运动是无规则的。(2)微粒越小,布朗运动越明显。悬浮微粒越小,某时刻与它相撞的分子数越少,它来自各方向的冲击力越不平衡;另外,微粒越小,其质量也就越小,相同冲击力下产生的加速度就越大,因此微粒越小,布朗运动越明显。
(3)温度越高,布朗运动越剧烈。温度越高,液体分子的运动的(平均)速率越大,对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大,微粒越不易平衡,产生的加速度也越大,因此温度越高,布朗运动越剧烈。
2.布朗运动与扩散现象的比较:
3.布朗运动和热运动的比较:
【思考•讨论】 (1)把一碗小米倒入一袋玉米中,小米进入玉米的间隙中,这一现象是否属于扩散现象?提示:扩散现象是指由于分子的无规则运动,不同物质的分子彼此进入对方的现象。上述现象中不是分子运动的结果,而是两种物质的混合,所以不属于扩散现象。
(2)布朗运动的激烈程度与温度有关,布朗运动可以叫热运动吗?提示:不可以,分子永不停息地做无规则运动才叫热运动,而布朗运动是固体小颗粒的运动。
【典例示范】 (多选)我国已全面开展空气中PM2.5浓度的监测工作。PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物,其漂浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后会进入血液对人体造成危害。矿物燃料燃烧产物的排放是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的是( )A.PM2.5在空气中的运动属于分子热运动B.温度越高,PM2.5的无规则运动越剧烈C.PM2.5的质量越小,其无规则运动越剧烈D.由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡,使其在空中做无规则运动
【解题探究】(1)PM2.5是分子吗?提示:PM2.5是固体小颗粒,不是分子。(2)影响布朗运动剧烈程度的因素有哪些?提示:固体颗粒的质量越小,外界环境的温度越高,布朗运动越剧烈。【解析】选B、C、D。PM2.5是固体小颗粒,不是分子,A错误;温度越高,PM2.5的无规则运动越剧烈,B正确;PM2.5的质量越小,其无规则运动越剧烈,C正确;由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡,使其在空中做无规则运动,D正确。
【规律方法】布朗运动中的“颗粒”理解(1)布朗运动的研究对象是小颗粒,而不是分子,属于宏观物体的运动。(2)固体小颗粒中含有大量的分子,它们也在做永不停息的无规则运动。(3)液体分子热运动的平均速率比我们所观察到的布朗运动的速率大许多倍。(4)导致布朗运动的本质原因是液体分子的热运动。
【素养训练】1.(多选)如图是某液体中布朗运动的示意图(每隔30 s记录一次微粒的位置),下列说法中正确的是( )A.图中记录的是小颗粒无规则运动的情况B.图中记录的是粒子做布朗运动的轨迹C.粒子越大,布朗运动越明显D.反映了液体分子运动的无规则性
【解析】选A、D。布朗运动不是固体分子的无规则运动,而是大量液体分子做无规则运动时与悬浮在液体中的小颗粒发生碰撞,从而使小颗粒做无规则运动,即布朗运动是固体颗粒的运动,温度越高,分子运动越剧烈,布朗运动也越剧烈,A正确;粒子越小,某一瞬间跟它撞击的分子数越少,撞击作用的不平衡性表现得越明显,即布朗运动越明显,故C错误;图中每个拐点记录的是粒子每隔30 s的位置,而在30 s内粒子做的是无规则运动,而不是直线运动,故B错误;布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性,D正确。
2.关于悬浮在液体中的固体微粒的布朗运动,下面说法中正确的是( ) A.微粒的无规则运动就是分子的运动B.微粒的无规则运动是固体微粒分子无规则运动的反映C.微粒的无规则运动是液体分子无规则运动的反映D.因为布朗运动的剧烈程度跟温度有关,所以布朗运动也叫作热运动
【解析】选C。悬浮在液体中的固体微粒虽然很小,需要用显微镜来观察,但它并不是固体分子,而是由千万个固体分子组成的分子团体,布朗运动是这千万个分子团体的一致行动,不是分子的运动,故A错误;产生布朗运动的原因是固体微粒受到周围液体分子的撞击力,由于液体分子运动的无规则性,固体微粒受到撞击力的合力也是无规则的。因此,固体微粒的运动也是无规则的。可见,小颗粒的无规则运动不能证明固体微粒分子做无规则运动,而只能说明液体分子在做无规则运动,因此B错误,C正确;热运动是指分子的无规则运动,由于布朗运动不是分子的运动,所以不能说布朗运动是热运动,故D错误。
【补偿训练】1.在较暗的房间里,从射进来的阳光中,可以看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动,这些微粒的运动是( )A.布朗运动 B.曲线运动C.自由落体运动D.无法确定
【解析】选B。能用肉眼直接看得到的微粒是很大的颗粒,在同一时刻它们受到来自各个方向的空气分子撞击的合力几乎为零,微小的作用不能使这么大的颗粒做布朗运动,A错;微粒的运动是空气对流和重力作用下的结果,微粒做曲线运动,B对,C、D错。
2.(多选)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.液体温度越高,布朗运动越剧烈C.布朗运动是由液体各部分温度不同而引起的D.布朗运动反映了液体或气体分子运动的无规则性
【解析】选B、D。布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒的运动,选项A错误;布朗运动是液体分子或气体分子对悬浮在液体或气体中微粒碰撞作用的不平衡引起的,温度越高分子对微粒碰撞的作用越强,不平衡性也就越明显,微粒的布朗运动也就越剧烈,故布朗运动反映了液体或气体分子运动的无规则性,选项B、D正确,C错误。
三 分子间的引力和斥力1.在任何情况下,分子间总是同时存在着引力和斥力,而实际表现出来的分子力,则是分子引力和斥力的合力。
2.分子力与分子间距离变化的关系:(1)分子间的引力和斥力都随分子间距离r的变化而变化,但变化情况不同,如图所示。其中,虚线分别表示引力和斥力随分子间距离r的变化,实线表示它们的合力F随分子间距离r的变化。
当r=r0时,f引=f斥,F=0。当rr0时,f引和f斥都随分子间距离的增大而减小,但f斥减小得更快,分子力表现为引力。当r≥10r0(10-9 m)时,f引和f斥都十分微弱,可认为分子间无相互作用力(F=0)。
(2)r0的意义:分子间距离r=r0时,分子力为零,所以分子间距离等于r0(数量级为10-10 m)的位置叫平衡位置。注意:①r=r0时,分子力等于零,并不是分子间无引力和斥力。②r=r0时,即分子处于平衡位置时,并不是静止不动,而是在平衡位置附近振动。
【思考•讨论】(1)一铁棒很难被拉伸,也很难被压缩,能否说明铁分子间有引力和斥力? 提示:能。铁棒很难被拉伸,说明铁分子间有引力;很难被压缩,说明铁分子间有斥力。(2)分子力为零时,分子是否就静止不动?提示:分子并不是静止不动,而是在平衡位置附近振动。
【典例示范】(多选)对下列现象的解释正确的是( )A.两块铁经过高温加压将连成一整块,这说明铁分子间有吸引力B.一定质量的气体能充满整个容器,这说明在一般情况下,气体分子间的作用力很微弱C.电焊能把两块金属连接成一整块是分子间的引力在起作用D.破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是因为其分子间斥力作用的结果
【解题探究】(1)分子力是短程力,分子间距超过10r0,可以认为分子力_____。(2)要想使分子间发生明显的作用,必须使分子间的距离足够___。
【解析】选A、B、C。高温下铁分子运动非常剧烈,两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子力起作用的距离内,所以两块铁经过高温加压将很容易连成一整块,电焊也是相同的原理,所以选项A、C正确;通常情况下,气体分子间的距离大约为分子直径的10多倍,此种情况下分子力非常微弱,气体分子可以无拘无束地运动,从而充满整个容器,所以选项B正确;玻璃碎面凹凸不平,即使用很大的力也不能使两碎面间距接近到分子引力作用的距离,所以碎玻璃不能拼接,若把玻璃加热,玻璃变软,可重新拼接,所以选项D错误。
【误区警示】对分子力认识的两个误区(1)分子力为零并不代表分子间不存在引力和斥力,只是这时分子处于平衡状态,分子引力和斥力平衡,合力为零。(2)分子力表现为引力或斥力指的是分子引力或斥力起主要作用,并不是不受分子斥力或引力的作用。
【素养训练】1.(多选)关于分子力,下列说法正确的是( )A.碎玻璃不能拼接在一起,说明分子间存在斥力B.将两块铅压紧以后能连成一块,说明分子间存在引力C.水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和,说明分子间存在引力D.固体很难被拉伸,也很难被压缩,说明分子间既有引力又有斥力
【解析】选B、D。物体能否拼接在一起,取决于它们能否接近到分子力发生作用的范围。碎玻璃不能拼接,是由于碎片间距离太大;两铅块压紧后能连成一块,是由于铅块间缝隙已达到分子力发生作用的距离,所以选项A错误,选项B正确。水和酒精混合后体积小于原来的体积之和,说明分子间有空隙,故选项C错误。固体很难被拉伸,说明分子间存在引力;很难被压缩,说明分子间存在斥力,故选项D正确。
2.(多选)当两个分子之间距离为r0时,正好处于平衡状态,下面关于分子间相互作用的引力和斥力的各种说法中,正确的是( )A.两分子间的距离rF引。由上述可知,A、B是错误的,C是正确的。当r=2r0,即r>r0时,F引>F斥,所以选项D是正确的。
【补偿训练】1.固态物体中分子间的引力和斥力是同时存在的,对其中的引力和斥力,下列说法中正确的是( )A.当物体被压缩时,斥力增大,引力减小B.当物体被压缩时,斥力、引力都增大C.当物体被拉伸时,斥力减小,引力增大D.当物体被拉伸时,斥力、引力都增大
【解析】选B。物体被压缩时,rr0,引力和斥力都减小,只不过斥力减小得更快些,故C、D均错。
2.设r0是分子间引力和斥力平衡时的距离,r是两个分子间的实际距离,则以下说法中正确的是( )A.r=r0时,分子间引力和斥力都等于零B.4r0>r>r0时,分子间只有引力而无斥力C.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子间的引力先增大后减小D.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子间的引力和斥力都增大,其合力先增大后减小再增大
【解析】选D。当r=r0时,分子间引力和斥力相等,但都不为零,合力为零,A错;在4r0>r>r0时,引力大于斥力,两者同时存在,B错;在r减小的过程中,分子引力和斥力都增大,C错;r由4r0逐渐减小到r0的过程中,由分子力随r的变化关系图线可知,分子力有一个极大值,到r
2.内能与机械能的比较:
3.物态变化对内能的影响:一些物体在物态发生变化时,如冰的熔化、水在沸腾时变为水蒸气,温度不变。此过程中分子的平均动能不变,由于分子间的距离变化,分子势能变化,所以物体的内能变化。
【思考•讨论】温度升高,物体的内能一定增大吗?提示:不一定。温度升高,物体内分子的平均动能增大,而分子势能与分子之间的距离有关,分子势能如何变化不确定,而物体的内能等于分子动能和分子势能之和,故温度升高,物体的内能不一定增大。
【典例示范】气体内能是所有气体分子热运动的动能和势能的总和,其大小与气体的状态有关,分子热运动的平均动能与分子势能分别取决于气体的( )A.温度和体积 B.体积和压强C.温度和压强 D.压强和温度
【解题探究】(1)分子的平均动能与什么因素有关?提示:温度是分子平均动能的标志,所以气体分子的平均动能宏观上取决于温度。(2)分子势能跟什么因素有关?提示:分子势能由分子间作用力和分子间距离共同决定,宏观上取决于气体的体积。
【解析】选A。由于温度是分子平均动能的标志,所以气体分子的平均动能宏观上取决于温度;分子势能由分子间作用力和分子间距离共同决定,宏观上取决于气体的体积。则A正确,B、C、D错误。
【规律方法】物体内能与状态参量的关系(1)物体的内能:物体的内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和。在其概念中有三个关键词:所有分子、动能、分子势能。(2)与状态参量的关系:①由于温度越高,分子平均动能越大,所以,物体的内能与温度有关。②由于分子势能与分子间距有关,所以,物体的内能与体积有关。③由于内能应包含所有分子的动能、势能,所以,内能还与分子数目有关,即与物体的物质的量有关。
【素养训练】1.(多选)有关分子的热运动和内能,下列说法正确的是( )A.一定质量的气体,温度不变,分子的平均动能不变B.物体的温度越高,分子热运动越剧烈C.物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和D.布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的
【解析】选A、B、C。温度是分子平均动能的标志,所以温度不变,分子的平均动能不变,A正确;物体的温度越高,分子热运动越剧烈,B正确;物体的内能就是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和,C正确;布朗运动是微粒在液体中受到液体分子的撞击不平衡引起的,D错误。
2.1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较,下述说法是否正确?(1)分子的平均动能和分子的总动能都相同。(2)它们的内能相同。【解析】(1)正确。1 g水与1 g水蒸气的分子数一样多,两者的温度都是100 ℃,因温度是分子平均动能的标志,故两者分子的平均动能和分子的总动能都相同。(2)不正确。水变为水蒸气时要吸收热量,吸收的热量转化为水蒸气的内能,因此1 g 100 ℃的水蒸气要比1 g 100 ℃的水的内能大。答案:(1)正确 (2)错误
【补偿训练】1.关于物体的温度与分子动能的关系,正确的说法是( )A.某种物体的温度是0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零B.物体温度降低时,每个分子的动能都减小C.物体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高
【解析】选C。温度是分子平均动能的标志。温度是0 ℃,分子的无规则运动不会停止,物体中分子的平均动能并不为零,A错;温度降低时,分子的平均动能减小,并非每个分子的动能都减小,B错;物体温度升高时,分子的平均动能增大,分子的平均速率增大,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多,C正确;物体的运动速度增大,宏观机械能(动能)增大,但物体内分子的热运动不一定加剧,温度不一定升高,D错。
2.关于内能和机械能的下列说法,正确的是( )A.机械能增大的物体,其内能一定增大B.物体的机械能损失时,内能却可能增加C.物体的内能损失时,机械能必然会减小D.物体的机械能不可以为零,内能可以为零
【解析】选B。内能和机械能是两种不同形式的能,内能由物体分子状态决定,而机械能由物体的质量、宏观速度、相对地面高度或弹性形变程度决定,二者决定因素是不同的。物体被举高,机械能增大,若温度降低,内能可能减小,故A错误;物体克服空气阻力匀速下降,机械能减小,而摩擦生热,物体温度升高,内能会增大,故B正确;物体静止时,温度降低,内能减小,而物体的机械能不变,故C错误;物体内分子永不停息地运动,内能不可能为零,而机械能可以为零,故D错误。
【拓展例题】考查内容:内能和机械能的关系与转化【典例】关于内能和机械能的关系与转化,以下说法正确的是( )A.机械能是内能的宏观反映B.内能是机械能的微观表现C.在一定条件下内能和机械能可以相互转化D.机械能可以转化为内能,但内能不能转化为机械能
【解析】选C。机械能是宏观物体的做功本领的反映,是由于宏观物体的运动以及相互作用而存在的能量,内能是组成宏观物体的微观粒子由于运动和相互作用而具有的能量,它们没有A、B选项描述的这种联系;机械能通过摩擦或做功可以转化为内能,内能也可以通过热机转化为机械能,C正确,D错误。
1.(多选)下列说法中正确的是( )A.物体是由大量分子组成的B.无论是无机物的分子,还是有机物的分子,其分子大小的数量级都是10-10 mC.本节中所说的“分子”,包含了单原子分子、多原子分子等D.分子的质量是很小的,其数量级为10-10 kg【解析】选A、C。除了一些有机大分子外,多数分子大小的数量级为10-10 m,B错误;分子质量的数量级是10-26 kg,D错误。
2.通常把萝卜腌成咸菜需要几天,而把萝卜炒成熟菜,使之具有相同的咸味,只需几分钟,造成这种差别的主要原因是( )A.盐分子太小,很容易进入萝卜中B.萝卜分子和盐分子之间在温度高时吸引力大C.萝卜分子间有间隔,易扩散D.炒菜时温度高,分子热运动剧烈【解析】选D。炒菜时温度高,盐分子的热运动剧烈,能更快地进入萝卜中。则D正确,A、B、C错误。
3.如图所示,关于分子间的作用力,下列说法中不正确的是(r0为分子处于平衡位置时分子之间的距离)( )
A.当分子间距离为r0时,它们之间既没有引力,也没有斥力B.分子间的平衡距离r0可以看作分子直径的大小,其数量级为10-10 mC.两个分子间距离由较远逐渐减小到r=r0的过程中,分子力先增大,后减小,分子力为引力D.两个分子间距离由极小逐渐增大到r=r0的过程中,引力和斥力都同时减小,分子力为斥力
【解析】选A。关于分子间的作用力,必须明确分子之间的引力和斥力是同时存在的,r=r0时合力等于零,可看成是分子直径的大小,数量级为10-10 m,A错误,B正确;当r>r0时表现为引力,且r较大,即两个分子间距较远时分子间相互作用力亦趋于零。可知由较远至r=r0的过程中,分子力先增大后减小,即C正确;而分子间距离由极小逐渐增大到r=r0时,分子间的引力和斥力都逐渐减小,分子力表现为斥力,故D正确。
4.关于温度的概念,下列说法中正确的是( )A.温度是分子平均动能的标志,物体的温度高,则分子的平均动能大B.温度是分子平均动能的标志,温度升高,则物体的每一个分子的动能都增大C.某物体当其内能增大时,则该物体的温度一定升高D.甲物体的温度比乙物体高,则甲物体分子的平均速率比乙物体分子的平均速率大
【解析】选A。温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增大,但有些分子的动能可能减小,A正确,B错误;内能增大,温度不一定升高,因为增加内能可以只通过改变分子势能,C错误;不同种类的分子,分子质量不一定相等,因此无法比较分子的平均速率大小,D错误。
5.如图所示,一滴水的体积大约是6.0×10-6 cm3,这滴水里含有的分子数约为多少? 【解析】水的密度为103 kg/m3,水的摩尔质量为18 g/ml,水分子个数为 ×6.02×1023个≈2.0×1017个。答案:2.0×1017个
【新思维·新考向】情境:如图所示,已知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,阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023 ml-1。问题: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。(结果保留一位有效数字)
【解析】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,则有Δn= NA,代入数据得Δn≈3×1022(个)。答案:3×1022个
一、物体由大量分子组成1.分子的大小:一般分子直径的数量级为_____ m。水分子的直径约为________ m。2.阿伏伽德罗常数:(1)定义:1 ml任何物质都含有相同_______,这个数量称为阿伏伽德罗常数,用NA表示。(2)数值:NA= _______________。 (3)意义:阿伏伽德罗常数是一个重要的基本常量,通过它可将物体的体积、质量等_______与分子的大小、质量等_______联系起来。
6.02×1023 ml-1
3.下列分子动理论的基本观点正确的是___。①物体是由大量分子组成的,分子用光学显微镜可以看到。②所有分子的直径都相同。③1 ml的固态物质和1 ml的气态物质所含分子数相同。
二、分子永不停息地做无规则运动1.扩散现象:(1)定义:不同的物质相互接触而彼此进入对方的现象。(2)普遍性:_____、_____和_____都能够发生扩散现象。(3)规律:扩散现象与温度有关,_____越高,扩散越快。
2.布朗运动:(1)定义:悬浮在液体中的微粒所做的永不停息的___________。(2)产生原因:微粒在液体中受到_________的撞击不平衡引起的。(3)影响布朗运动的因素:①颗粒大小:颗粒_____,布朗运动越明显。②温度高低:温度_____,布朗运动越剧烈。(4)意义:反映了分子在永不停息地做_______运动。
(5)下列布朗运动的叙述正确的是___。①布朗运动的剧烈程度跟温度有关,布朗运动也叫热运动。②布朗运动可以用肉眼直接观察。③布朗运动反映了分子做永不停息的热运动。
3.热运动:(1)定义:分子的_______运动。(2)影响因素:温度_____,分子的无规则运动越剧烈。
三、分子间存在着相互作用力1.分子间的引力和斥力是_____存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的_____。2.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而_____,随分子间距离的减小而_____,但_____比_____随距离变化的快。
3.分子力与分子间距离的关系:(1)当r
4.下列分子间相互作用力的说法正确的是___。①当分子间距为r0时,它们之间既无引力也无斥力。②当物体被压缩时,分子间的引力增大,斥力减小。③当分子间的距离大于10r0时,分子力可忽略不计。
四、物体的内能1.分子势能:(1)定义:分子具有由它们的_________决定的势能。(2)分子势能的决定因素。①分子间作用力做正功,分子势能_____;分子间作用力做负功,分子势能____。
②微观上与分子间的距离有关。a.若r>r0,当r增大时,分子势能_____。b.若r
2.分子的动能:(1)分子动能:做________分子所具有的动能。(2)分子平均动能:大量分子动能的_______。(3)温度与分子平均动能的关系。①温度升高,分子热运动的平均动能_____;温度降低,分子热运动的平均动能_____。②分子热运动的平均动能与物体的热力学温度成_____。③温度的微观本质:温度是物体内分子热运动的_________的标志。
3.物体的内能:(1)定义:物体的所有分子_____________和_________的总和。(2)普遍性:组成物体的分子永不停息地做___________,分子间_____________,所以任何物体都具有_____。
(3)相关因素。①物体含有的分子数目与物体的_____有关。②分子热运动的平均动能与_____有关。③分子势能与_____有关。所以,物体的内能与物体的_____、_____和_____有关。
一 阿伏伽德罗常数的应用 1.桥梁和纽带作用:阿伏伽德罗常数是连接宏观世界和微观世界之间的一座桥梁。它把摩尔质量M、摩尔体积V 、物质的质量m、物质的体积V'、物质的密度ρ等宏观量跟单个分子的质量m0、单个分子的体积V0等微观量联系起来。如图将这种关系呈现得淋漓尽致。其中密度 ρ= 。
2.微观量与宏观量之间的联系:(1)一个分子的质量m0= 。(2)一个分子的体积V0= (对固体和液体)。(3)单位质量中所含分子数n= 。(4)单位体积中所含分子数n= 。(5)气体分子间的平均距离d= 。(6)固体、液体分子直径d= 。
【思考•讨论】 我们在化学中学过,1 ml的任何物质都含有相同的分子数,这个数量用阿伏伽德罗常数表示,讨论下列问题:(1)我们学习的微观量和宏观量有哪些?提示:微观量有:分子质量m0、分子体积V0、分子直径d。宏观量有:物体的质量m、体积V'、密度ρ、摩尔质量M、摩尔体积V。
(2)为什么说阿伏伽德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁?提示:阿伏伽德罗常数把摩尔质量和摩尔体积这些宏观量与分子质量和分子体积这些微观量联系起来了,所以说阿伏伽德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁。
【典例示范】 (多选)对于液体和固体(不计分子间的空隙),若用M表示摩尔质量,m0表示单个分子的质量,ρ表示物质密度,V表示摩尔体积,V0表示单个分子的体积,NA表示阿伏伽德罗常数,则下列关系中正确的是( )
【解题探究】(1)怎样求阿伏伽德罗常数?提示:阿伏伽德罗常数NA是1 ml物质含有的分子个数,所以NA= 。(2)摩尔质量和摩尔体积有什么关系?提示:摩尔质量等于密度乘以摩尔体积,即M=ρV。
【解析】选A、B。摩尔体积是1 ml分子的体积,故NA= ,故A正确;摩尔质量等于密度乘以摩尔体积,即M=ρV,摩尔质量是1 ml分子的质量,故NA= ,B正确;则C项中 =1≠NA,C错误;物质的密度是一个宏观量, 没有意义,D错误。
【规律方法】应用阿伏伽德罗常数的解题技巧(1)求解与阿伏伽德罗常数有关问题的思路。 (2)V0= 对固体、液体是指分子体积,对气体则指平均每个分子所占据空间的体积,即无法求解单个气体分子的大小。
【素养训练】1.(多选)若以μ表示水的摩尔质量,V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ为标准状态下水蒸气的密度,NA为阿伏伽德罗常数,m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积,下面四个关系式表示正确的是( )
【解析】选A、C。NA= ,A对;NA= ,所以m= ,C对;而对于气体分子来说,由于其两邻近分子间距离太大, 求出的是平均一个气体分子所占据的空间,而不是单个气体分子的体积(其体积远小于该值),所以D错;而B式是将D式和C式代入A式得出的,故B错。
2.如图所示,很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时,利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V=56 L,囊中氮气密度ρ=2.5 kg/m3,已知氮气摩尔质量M=0.028 kg/ml,阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023 ml-1。试估算:(1)囊中氮气分子的总个数N;(2)囊中氮气分子间的平均距离。(结果均保留一位有效数字)
【解析】(1)设N2的物质的量为n,则n= 氮气的分子总数N= NA代入数据得N=3×1024个。(2)每个分子所占的空间为V0= 设分子间平均距离为a,则有V0=a3,即a= 代入数据得a≈3×10-9 m。答案:(1)3×1024个 (2)3×10-9 m
【补偿训练】 1.某种物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常数为N,则关于该物质的说法中,不正确的是( )A.分子的质量是 B.单位体积内分子的个数是 C.分子的体积一定是 D.平均每个分子占据的空间是
【解析】选C。 是平均每个分子占据的空间,并不一定是一个分子的体积,C选项错误,选项A、B、D的说法正确。
2.(多选)能根据下列一组数据算出阿伏伽德罗常数的是( )A.氧气的摩尔质量、氧气分子的质量B.水的摩尔质量、水的密度及水分子的直径C.氧气的摩尔质量、氧气的密度及氧气分子的直径D.水分子的质量和一杯水的质量、体积【解析】选A、B。阿伏伽德罗常数NA= ,NA= (只适用于固体、液体),所以A、B正确,C、D错误。
二 布朗运动1.布朗运动的产生:(1)布朗运动的无规则性。悬浮微粒受到液体分子撞击的不平衡是形成布朗运动的原因,由于液体分子的运动的是无规则的,使微粒受到较强撞击的方向也不确定,所以布朗运动是无规则的。(2)微粒越小,布朗运动越明显。悬浮微粒越小,某时刻与它相撞的分子数越少,它来自各方向的冲击力越不平衡;另外,微粒越小,其质量也就越小,相同冲击力下产生的加速度就越大,因此微粒越小,布朗运动越明显。
(3)温度越高,布朗运动越剧烈。温度越高,液体分子的运动的(平均)速率越大,对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大,微粒越不易平衡,产生的加速度也越大,因此温度越高,布朗运动越剧烈。
2.布朗运动与扩散现象的比较:
3.布朗运动和热运动的比较:
【思考•讨论】 (1)把一碗小米倒入一袋玉米中,小米进入玉米的间隙中,这一现象是否属于扩散现象?提示:扩散现象是指由于分子的无规则运动,不同物质的分子彼此进入对方的现象。上述现象中不是分子运动的结果,而是两种物质的混合,所以不属于扩散现象。
(2)布朗运动的激烈程度与温度有关,布朗运动可以叫热运动吗?提示:不可以,分子永不停息地做无规则运动才叫热运动,而布朗运动是固体小颗粒的运动。
【典例示范】 (多选)我国已全面开展空气中PM2.5浓度的监测工作。PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物,其漂浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后会进入血液对人体造成危害。矿物燃料燃烧产物的排放是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的是( )A.PM2.5在空气中的运动属于分子热运动B.温度越高,PM2.5的无规则运动越剧烈C.PM2.5的质量越小,其无规则运动越剧烈D.由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡,使其在空中做无规则运动
【解题探究】(1)PM2.5是分子吗?提示:PM2.5是固体小颗粒,不是分子。(2)影响布朗运动剧烈程度的因素有哪些?提示:固体颗粒的质量越小,外界环境的温度越高,布朗运动越剧烈。【解析】选B、C、D。PM2.5是固体小颗粒,不是分子,A错误;温度越高,PM2.5的无规则运动越剧烈,B正确;PM2.5的质量越小,其无规则运动越剧烈,C正确;由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡,使其在空中做无规则运动,D正确。
【规律方法】布朗运动中的“颗粒”理解(1)布朗运动的研究对象是小颗粒,而不是分子,属于宏观物体的运动。(2)固体小颗粒中含有大量的分子,它们也在做永不停息的无规则运动。(3)液体分子热运动的平均速率比我们所观察到的布朗运动的速率大许多倍。(4)导致布朗运动的本质原因是液体分子的热运动。
【素养训练】1.(多选)如图是某液体中布朗运动的示意图(每隔30 s记录一次微粒的位置),下列说法中正确的是( )A.图中记录的是小颗粒无规则运动的情况B.图中记录的是粒子做布朗运动的轨迹C.粒子越大,布朗运动越明显D.反映了液体分子运动的无规则性
【解析】选A、D。布朗运动不是固体分子的无规则运动,而是大量液体分子做无规则运动时与悬浮在液体中的小颗粒发生碰撞,从而使小颗粒做无规则运动,即布朗运动是固体颗粒的运动,温度越高,分子运动越剧烈,布朗运动也越剧烈,A正确;粒子越小,某一瞬间跟它撞击的分子数越少,撞击作用的不平衡性表现得越明显,即布朗运动越明显,故C错误;图中每个拐点记录的是粒子每隔30 s的位置,而在30 s内粒子做的是无规则运动,而不是直线运动,故B错误;布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性,D正确。
2.关于悬浮在液体中的固体微粒的布朗运动,下面说法中正确的是( ) A.微粒的无规则运动就是分子的运动B.微粒的无规则运动是固体微粒分子无规则运动的反映C.微粒的无规则运动是液体分子无规则运动的反映D.因为布朗运动的剧烈程度跟温度有关,所以布朗运动也叫作热运动
【解析】选C。悬浮在液体中的固体微粒虽然很小,需要用显微镜来观察,但它并不是固体分子,而是由千万个固体分子组成的分子团体,布朗运动是这千万个分子团体的一致行动,不是分子的运动,故A错误;产生布朗运动的原因是固体微粒受到周围液体分子的撞击力,由于液体分子运动的无规则性,固体微粒受到撞击力的合力也是无规则的。因此,固体微粒的运动也是无规则的。可见,小颗粒的无规则运动不能证明固体微粒分子做无规则运动,而只能说明液体分子在做无规则运动,因此B错误,C正确;热运动是指分子的无规则运动,由于布朗运动不是分子的运动,所以不能说布朗运动是热运动,故D错误。
【补偿训练】1.在较暗的房间里,从射进来的阳光中,可以看到悬浮在空气中的微粒在不停地运动,这些微粒的运动是( )A.布朗运动 B.曲线运动C.自由落体运动D.无法确定
【解析】选B。能用肉眼直接看得到的微粒是很大的颗粒,在同一时刻它们受到来自各个方向的空气分子撞击的合力几乎为零,微小的作用不能使这么大的颗粒做布朗运动,A错;微粒的运动是空气对流和重力作用下的结果,微粒做曲线运动,B对,C、D错。
2.(多选)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.液体温度越高,布朗运动越剧烈C.布朗运动是由液体各部分温度不同而引起的D.布朗运动反映了液体或气体分子运动的无规则性
【解析】选B、D。布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒的运动,选项A错误;布朗运动是液体分子或气体分子对悬浮在液体或气体中微粒碰撞作用的不平衡引起的,温度越高分子对微粒碰撞的作用越强,不平衡性也就越明显,微粒的布朗运动也就越剧烈,故布朗运动反映了液体或气体分子运动的无规则性,选项B、D正确,C错误。
三 分子间的引力和斥力1.在任何情况下,分子间总是同时存在着引力和斥力,而实际表现出来的分子力,则是分子引力和斥力的合力。
2.分子力与分子间距离变化的关系:(1)分子间的引力和斥力都随分子间距离r的变化而变化,但变化情况不同,如图所示。其中,虚线分别表示引力和斥力随分子间距离r的变化,实线表示它们的合力F随分子间距离r的变化。
当r=r0时,f引=f斥,F=0。当r
(2)r0的意义:分子间距离r=r0时,分子力为零,所以分子间距离等于r0(数量级为10-10 m)的位置叫平衡位置。注意:①r=r0时,分子力等于零,并不是分子间无引力和斥力。②r=r0时,即分子处于平衡位置时,并不是静止不动,而是在平衡位置附近振动。
【思考•讨论】(1)一铁棒很难被拉伸,也很难被压缩,能否说明铁分子间有引力和斥力? 提示:能。铁棒很难被拉伸,说明铁分子间有引力;很难被压缩,说明铁分子间有斥力。(2)分子力为零时,分子是否就静止不动?提示:分子并不是静止不动,而是在平衡位置附近振动。
【典例示范】(多选)对下列现象的解释正确的是( )A.两块铁经过高温加压将连成一整块,这说明铁分子间有吸引力B.一定质量的气体能充满整个容器,这说明在一般情况下,气体分子间的作用力很微弱C.电焊能把两块金属连接成一整块是分子间的引力在起作用D.破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是因为其分子间斥力作用的结果
【解题探究】(1)分子力是短程力,分子间距超过10r0,可以认为分子力_____。(2)要想使分子间发生明显的作用,必须使分子间的距离足够___。
【解析】选A、B、C。高温下铁分子运动非常剧烈,两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子力起作用的距离内,所以两块铁经过高温加压将很容易连成一整块,电焊也是相同的原理,所以选项A、C正确;通常情况下,气体分子间的距离大约为分子直径的10多倍,此种情况下分子力非常微弱,气体分子可以无拘无束地运动,从而充满整个容器,所以选项B正确;玻璃碎面凹凸不平,即使用很大的力也不能使两碎面间距接近到分子引力作用的距离,所以碎玻璃不能拼接,若把玻璃加热,玻璃变软,可重新拼接,所以选项D错误。
【误区警示】对分子力认识的两个误区(1)分子力为零并不代表分子间不存在引力和斥力,只是这时分子处于平衡状态,分子引力和斥力平衡,合力为零。(2)分子力表现为引力或斥力指的是分子引力或斥力起主要作用,并不是不受分子斥力或引力的作用。
【素养训练】1.(多选)关于分子力,下列说法正确的是( )A.碎玻璃不能拼接在一起,说明分子间存在斥力B.将两块铅压紧以后能连成一块,说明分子间存在引力C.水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和,说明分子间存在引力D.固体很难被拉伸,也很难被压缩,说明分子间既有引力又有斥力
【解析】选B、D。物体能否拼接在一起,取决于它们能否接近到分子力发生作用的范围。碎玻璃不能拼接,是由于碎片间距离太大;两铅块压紧后能连成一块,是由于铅块间缝隙已达到分子力发生作用的距离,所以选项A错误,选项B正确。水和酒精混合后体积小于原来的体积之和,说明分子间有空隙,故选项C错误。固体很难被拉伸,说明分子间存在引力;很难被压缩,说明分子间存在斥力,故选项D正确。
2.(多选)当两个分子之间距离为r0时,正好处于平衡状态,下面关于分子间相互作用的引力和斥力的各种说法中,正确的是( )A.两分子间的距离r
【补偿训练】1.固态物体中分子间的引力和斥力是同时存在的,对其中的引力和斥力,下列说法中正确的是( )A.当物体被压缩时,斥力增大,引力减小B.当物体被压缩时,斥力、引力都增大C.当物体被拉伸时,斥力减小,引力增大D.当物体被拉伸时,斥力、引力都增大
【解析】选B。物体被压缩时,r
2.设r0是分子间引力和斥力平衡时的距离,r是两个分子间的实际距离,则以下说法中正确的是( )A.r=r0时,分子间引力和斥力都等于零B.4r0>r>r0时,分子间只有引力而无斥力C.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子间的引力先增大后减小D.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子间的引力和斥力都增大,其合力先增大后减小再增大
【解析】选D。当r=r0时,分子间引力和斥力相等,但都不为零,合力为零,A错;在4r0>r>r0时,引力大于斥力,两者同时存在,B错;在r减小的过程中,分子引力和斥力都增大,C错;r由4r0逐渐减小到r0的过程中,由分子力随r的变化关系图线可知,分子力有一个极大值,到r
2.内能与机械能的比较:
3.物态变化对内能的影响:一些物体在物态发生变化时,如冰的熔化、水在沸腾时变为水蒸气,温度不变。此过程中分子的平均动能不变,由于分子间的距离变化,分子势能变化,所以物体的内能变化。
【思考•讨论】温度升高,物体的内能一定增大吗?提示:不一定。温度升高,物体内分子的平均动能增大,而分子势能与分子之间的距离有关,分子势能如何变化不确定,而物体的内能等于分子动能和分子势能之和,故温度升高,物体的内能不一定增大。
【典例示范】气体内能是所有气体分子热运动的动能和势能的总和,其大小与气体的状态有关,分子热运动的平均动能与分子势能分别取决于气体的( )A.温度和体积 B.体积和压强C.温度和压强 D.压强和温度
【解题探究】(1)分子的平均动能与什么因素有关?提示:温度是分子平均动能的标志,所以气体分子的平均动能宏观上取决于温度。(2)分子势能跟什么因素有关?提示:分子势能由分子间作用力和分子间距离共同决定,宏观上取决于气体的体积。
【解析】选A。由于温度是分子平均动能的标志,所以气体分子的平均动能宏观上取决于温度;分子势能由分子间作用力和分子间距离共同决定,宏观上取决于气体的体积。则A正确,B、C、D错误。
【规律方法】物体内能与状态参量的关系(1)物体的内能:物体的内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和。在其概念中有三个关键词:所有分子、动能、分子势能。(2)与状态参量的关系:①由于温度越高,分子平均动能越大,所以,物体的内能与温度有关。②由于分子势能与分子间距有关,所以,物体的内能与体积有关。③由于内能应包含所有分子的动能、势能,所以,内能还与分子数目有关,即与物体的物质的量有关。
【素养训练】1.(多选)有关分子的热运动和内能,下列说法正确的是( )A.一定质量的气体,温度不变,分子的平均动能不变B.物体的温度越高,分子热运动越剧烈C.物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和D.布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的
【解析】选A、B、C。温度是分子平均动能的标志,所以温度不变,分子的平均动能不变,A正确;物体的温度越高,分子热运动越剧烈,B正确;物体的内能就是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和,C正确;布朗运动是微粒在液体中受到液体分子的撞击不平衡引起的,D错误。
2.1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较,下述说法是否正确?(1)分子的平均动能和分子的总动能都相同。(2)它们的内能相同。【解析】(1)正确。1 g水与1 g水蒸气的分子数一样多,两者的温度都是100 ℃,因温度是分子平均动能的标志,故两者分子的平均动能和分子的总动能都相同。(2)不正确。水变为水蒸气时要吸收热量,吸收的热量转化为水蒸气的内能,因此1 g 100 ℃的水蒸气要比1 g 100 ℃的水的内能大。答案:(1)正确 (2)错误
【补偿训练】1.关于物体的温度与分子动能的关系,正确的说法是( )A.某种物体的温度是0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零B.物体温度降低时,每个分子的动能都减小C.物体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高
【解析】选C。温度是分子平均动能的标志。温度是0 ℃,分子的无规则运动不会停止,物体中分子的平均动能并不为零,A错;温度降低时,分子的平均动能减小,并非每个分子的动能都减小,B错;物体温度升高时,分子的平均动能增大,分子的平均速率增大,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多,C正确;物体的运动速度增大,宏观机械能(动能)增大,但物体内分子的热运动不一定加剧,温度不一定升高,D错。
2.关于内能和机械能的下列说法,正确的是( )A.机械能增大的物体,其内能一定增大B.物体的机械能损失时,内能却可能增加C.物体的内能损失时,机械能必然会减小D.物体的机械能不可以为零,内能可以为零
【解析】选B。内能和机械能是两种不同形式的能,内能由物体分子状态决定,而机械能由物体的质量、宏观速度、相对地面高度或弹性形变程度决定,二者决定因素是不同的。物体被举高,机械能增大,若温度降低,内能可能减小,故A错误;物体克服空气阻力匀速下降,机械能减小,而摩擦生热,物体温度升高,内能会增大,故B正确;物体静止时,温度降低,内能减小,而物体的机械能不变,故C错误;物体内分子永不停息地运动,内能不可能为零,而机械能可以为零,故D错误。
【拓展例题】考查内容:内能和机械能的关系与转化【典例】关于内能和机械能的关系与转化,以下说法正确的是( )A.机械能是内能的宏观反映B.内能是机械能的微观表现C.在一定条件下内能和机械能可以相互转化D.机械能可以转化为内能,但内能不能转化为机械能
【解析】选C。机械能是宏观物体的做功本领的反映,是由于宏观物体的运动以及相互作用而存在的能量,内能是组成宏观物体的微观粒子由于运动和相互作用而具有的能量,它们没有A、B选项描述的这种联系;机械能通过摩擦或做功可以转化为内能,内能也可以通过热机转化为机械能,C正确,D错误。
1.(多选)下列说法中正确的是( )A.物体是由大量分子组成的B.无论是无机物的分子,还是有机物的分子,其分子大小的数量级都是10-10 mC.本节中所说的“分子”,包含了单原子分子、多原子分子等D.分子的质量是很小的,其数量级为10-10 kg【解析】选A、C。除了一些有机大分子外,多数分子大小的数量级为10-10 m,B错误;分子质量的数量级是10-26 kg,D错误。
2.通常把萝卜腌成咸菜需要几天,而把萝卜炒成熟菜,使之具有相同的咸味,只需几分钟,造成这种差别的主要原因是( )A.盐分子太小,很容易进入萝卜中B.萝卜分子和盐分子之间在温度高时吸引力大C.萝卜分子间有间隔,易扩散D.炒菜时温度高,分子热运动剧烈【解析】选D。炒菜时温度高,盐分子的热运动剧烈,能更快地进入萝卜中。则D正确,A、B、C错误。
3.如图所示,关于分子间的作用力,下列说法中不正确的是(r0为分子处于平衡位置时分子之间的距离)( )
A.当分子间距离为r0时,它们之间既没有引力,也没有斥力B.分子间的平衡距离r0可以看作分子直径的大小,其数量级为10-10 mC.两个分子间距离由较远逐渐减小到r=r0的过程中,分子力先增大,后减小,分子力为引力D.两个分子间距离由极小逐渐增大到r=r0的过程中,引力和斥力都同时减小,分子力为斥力
【解析】选A。关于分子间的作用力,必须明确分子之间的引力和斥力是同时存在的,r=r0时合力等于零,可看成是分子直径的大小,数量级为10-10 m,A错误,B正确;当r>r0时表现为引力,且r较大,即两个分子间距较远时分子间相互作用力亦趋于零。可知由较远至r=r0的过程中,分子力先增大后减小,即C正确;而分子间距离由极小逐渐增大到r=r0时,分子间的引力和斥力都逐渐减小,分子力表现为斥力,故D正确。
4.关于温度的概念,下列说法中正确的是( )A.温度是分子平均动能的标志,物体的温度高,则分子的平均动能大B.温度是分子平均动能的标志,温度升高,则物体的每一个分子的动能都增大C.某物体当其内能增大时,则该物体的温度一定升高D.甲物体的温度比乙物体高,则甲物体分子的平均速率比乙物体分子的平均速率大
【解析】选A。温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子的平均动能增大,但有些分子的动能可能减小,A正确,B错误;内能增大,温度不一定升高,因为增加内能可以只通过改变分子势能,C错误;不同种类的分子,分子质量不一定相等,因此无法比较分子的平均速率大小,D错误。
5.如图所示,一滴水的体积大约是6.0×10-6 cm3,这滴水里含有的分子数约为多少? 【解析】水的密度为103 kg/m3,水的摩尔质量为18 g/ml,水分子个数为 ×6.02×1023个≈2.0×1017个。答案:2.0×1017个
【新思维·新考向】情境:如图所示,已知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,阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023 ml-1。问题: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。(结果保留一位有效数字)
【解析】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,则有Δn= NA,代入数据得Δn≈3×1022(个)。答案:3×1022个
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