2021版高考物理教科版大一轮复习基础自查学案：选修3-3热学1　分子动理论与统计观点

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选修3-3

热　　学

第1讲　分子动理论与统计观点　

必备知识

一、分子动理论的基本观点和实验依据、阿伏加德罗常数

1.物体是由大量分子组成的:

(1)分子的大小:分子的直径(视为球模型)数量级为10-10m。

(2)阿伏加德罗常数:1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA=6.02×1023 mol-1;阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。

2.分子永不停息地做无规则运动:

(1)扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的无规则运动产生的。温度越高,扩散现象越明显。

(2)布朗运动。

①布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动,反映了液体内部分子的无规则运动。

②颗粒越小,运动越明显;温度越高,布朗运动越剧烈。

(3)热运动:分子永不停息地做无规则运动叫作热运动,分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈。

3.分子间的相互作用力:

(1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。

(2)分子力随分子间距离变化的关系: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,但斥力比引力变化得快。

二、温度、内能

1.温度:温度标志物体内部大量分子做无规则热运动的剧烈程度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

2.两种温标:摄氏温标和热力学温标。关系:T=t+273.15 K。

3.分子的动能:

(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.分子的势能:

(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对位置决定的能。

(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。

②宏观上:决定于体积和状态。

5.物体的内能:

(1)定义:物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,是状态量。

(2)决定因素:对于给定的物体,其内能大小由物体的温度和体积决定。

(3)改变物体内能的两种方式:做功和热传递。

三、实验:用油膜法估测分子的大小

1.实验原理:利用酒精油酸溶液在平静的水面上形成单分子油膜,将油酸分子看作球形,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积,用d=计算出油膜的厚度,其中V为一滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积,S为油膜面积,这个厚度就近似等于油酸分子的直径。

2.实验器材:盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、酒精油酸溶液、量筒、彩笔。

基础小题

1.判断下列题目的正误。

(1)质量相等的物体含有的分子个数不一定相等。 (　　)

(2)组成物体的每一个分子运动是有规律的。 (　　)

(3)布朗运动是液体分子的无规则运动。 (　　)

(4)分子间的引力和斥力都随分子间距的减小而增大。 (　　)

(5)物体温度降低,其分子热运动的平均动能增大。 (　　)

(6)内能相同的物体,温度不一定相同。 (　　)

提示:(1)√。质量相等的物体,所含分子物质的量不一定相等,因此分子的个数不一定相等。

(2)×。组成物体的每一个分子都做着无规则运动,组成物体的大量分子的运动却表现出统计规律。

(3)×。布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动,反映了液体分子运动的无规则性。

(4)√。分子间同时存在相互作用的引力和斥力,都随分子间距离的减小而增大。

(5)×。温度是分子平均动能的标志,物体温度降低,其分子热运动的平均动能减小。

(6)√。物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和为分子内能,物体内能相同,分子动能不一定相同,因此温度不一定相同。

2.(多选)某气体的摩尔质量为Mmol,摩尔体积为Vmol,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏加德罗常数NA可表示为              (　　)

A.NA=　　　　　　　　　  B.NA=

C.NA=        D.NA=

【解析】选A、B。阿伏加德罗常数NA===,其中V应为每个气体分子所占有的体积,而V0是气体分子的体积,故A、B正确,C错误;D中ρV0不是气体分子的质量,故D错误。

3.(多选)根据分子动理论,分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,并具有分子势能。当分子间距离减小时,下列说法正确的是              (　　)

A.分子间引力一定增大

B.分子间斥力一定减小

C.分子势能一定增大

D.分子势能可能减小

E.引力和斥力的合力可能增大

【解析】选A、D、E。分子之间的引力和斥力都随分子间距离的减小而增大,故A正确,B错误;当r>r0时,分子间表现为引力,分子间距离减小时,分子力做正功,分子势能减小,C错误,D正确;当r>r0时,随着分子间距离的减小,分子力先增大,再减小,当r<r0时,随着分子间距离的减小,分子力一直增大,故E正确。

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