十二、热学(1)
【课题】分子动理论 内能
【目标】
1.知道分子动理论的基本内容;掌握微观量的估算方法。
2.理解内能的概念,了解温度和温标的含义。
【导入】
分子动理论的基本内容是:物体是由大量分子组成的;分子永不停息地做无规则运动;分子之间存在相互作用的引力和斥力.
一、物体是由大量分子组成的:
1、分子的“小”:它的直径的数量级是10-10m,可用油膜法来粗测直径d=V/S,其中V是油滴体积,S是油滴在水面上充分扩展后形成的油膜面积。
2、分子数目的“多”:1 mol任何物质的分子数目均为阿伏加德罗常数
NA= 6.02×1023 mol-1.
3、阿伏伽德罗常数是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁,根据油膜法测出分子的直径,可算出阿伏伽德罗常数;反过来,己知阿伏伽德罗常数,根据摩尔质量(或摩尔体积)就可以算出一个分子的质量(或一个分子所占据的体积).
①分子的质量:m0=MA/NA= ; ②分子的体积:v0= = (固、液体)
③分子的大小:球体模型直径d= ; 立方体
④物质所含的分子数:N=nNA = =
4、分子大小的测量方法—单分子油膜法d=V/s;
5、分子间有间隙的实验依据是:_________________________________________。
二.分子永不停息地做无规则运动——分子热运动
1、扩散现象:相互接触的物体彼此进入对方的现象.温度越高,扩散越快.
2、布朗运动:悬浮在液体中微小颗粒的无规则运动
(1)原因:液体分子对颗粒碰撞的不平衡而引起
(2)结论:布朗运动说明了液体内部分子运动的无规则性
(3)影响因素:温度(温度越高,布朗运动越明显)颗粒大小(颗粒越小,布朗运动越明显)
3、扩散现象和布朗运动同时也证明了分子间有间隙.
三.分子间同时存在着相互作用的引力和斥力,如图为分子力跟分子间距的变化图线
1、引力和斥力随分子间距的增大而减小,但斥力变化比引力快.
2、平衡位置:F斥=F引时,分子间的距离r0,其数量级为10-10m.
3、r
4、r>ro时,F斥
四、物体的内能
1、分子的平均动能:物体内所有分子的动能的平均值.温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子平均动能越大.
2、分子势能:由分子间的相互作用和相对位置决定的能量叫分子势能.分子势能的大小与物体的体积有关.
①r>r0时,分子势能随分子间距的增大而增大.
②r<r0时,分子势能随分子间距的增大而减小.
③r=r0时,分子势能最小.
3、物体的内能:物体内所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能(热力学能).
4、内能的决定因素
(1)微观:分子势能、分子平均动能、分子数;
(2)宏观:物体体积、温度、物质的量。
注意:内能和机械能的区别。
五、温度和温标
1、温度:宏观含义____________________;微观含义___________________________。
2、两种温标:1、摄氏温标t;2、热力学温标T。
【导研】
[例1] 以下说法正确的是( )
A.无论是什么物质,只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子个数
B.分子间的引力不等于分子斥力时,违背了牛顿第三定律
C.1 g氢气与1 g氦气含有的分子个数相同,都是6.02×1023个
D.阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动
[例2] 铜的摩尔质量为μ,密度为ρ.若阿伏伽德罗常数为NA,则下列说法中哪个是错误的( )
A.lm3铜所含的原子数目 ρNA/μ B.1kg铜所含的原子数目ρNA
C.一个铜原子的质量是μ/NA D.一个铜原子占有的体积是μ/ρNA
[例3] 如图所示,设有一分子位于图中的坐标原点O处不动,另一分子可位于x 轴上不同位置处。图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小,两条曲线分别表示斥力和吸力的大小随分子间距离的变化关系,e为两曲线的交点,则( )
A、ab表示吸力, cd表示斥力,e点坐标可能为10-15m
B、ab表示斥力, cd表示吸力,e点坐标可能为10-10m
C、ab表示吸力, cd表示斥力,e点坐标可能为10-10m
D、ab表示斥力, cd表示吸力,e点坐标可能为10-15m
[例4] 在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,所用的油酸酒精溶液的浓度为a,测量中,某位同学测得如下数据:测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴;油膜面积为S,则:
(1)用以上物理量的符号表示计算分子直径大小的公式为:d=________.
(2)该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,发现自己所测数据偏大,则对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是________.
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油膜面积时,只数了完整的方格数
D.水面上痱子粉撒得较多,油膜没有充分展开
[例5](1)关于物体的内能,下列说法中正确的是( )
A.相同质量的两种物体升高相同的温度,内能增量一定相同
B.一定量0℃的水结成0℃的冰,内能一定减小
C.一定量的气体体积增大,但既不吸热也不放热,内能一定减小
D.一定量的气体吸收热量而保持体积不变,内能 一定减小
(2)关于温度的概念,下述说法中正确的是 ( )
A.温度是分子平均动能的标志,物体温度高,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的温度高,则甲物体分子平均速率比乙物体分子平均速率
【导练】
1、以下关于分子间作用力的说法中,正确的是: ( )
A.分子间既存在引力也存在斥力,分子力是它们的合力.
B.分子之间距离减小时,引力和斥力都增大,且引力增大得比斥力快.
C.压缩气缸内气体时要用力推活塞,这表明气体分子间的作用力主要表现为斥力.
D.紧压两块铅块后它们会连接在一起,这说明铅分子间存在引力.
2、下列说法哪些是正确的( )
A.水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现
B.气体总是很容易充满容器,这是分子间存在斥力的宏观表现
C.两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这是分子间存在吸引力的宏观表现
D.用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,这是分子间存在吸引力的宏观表现
3、下列说法中正确的是 ( )
A.温度是分子平均动能的标志
B.物体的体积增大时,分子势能一定增大
C.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
D.利用阿伏伽德罗常数和某种气体的密度,就一定可以求出该种气体的分子质量
4、(09?北京?13)做布朗运动实验,得到某个观测记录如图。图中记录的是( )
A.分子无规则运动的情况
B.某个微粒做布朗运动的轨迹
C.某个微粒做布朗运动的速度——时间图线
D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
5、将一个分子从靠近另一分子最近的位置由静止开始释放,在远离的程( )
A.r
C.r>r0时,分子势能不断减小,动能不断增加
D.r具有最大值时,分子动能为零,分子势能最大
6.下列现象中,不能用分子动理论来解释的是 ( )
A. 白糖放入杯中,杯中的水会变甜
B.悬浮在水中的花粉微粒在不停地做无规则运动
C.大风吹起时,地上的尘土飞扬
D.把两块纯净的向压紧,两块铅合在了一起
7.分子间有相互作用的势能,规定两分子相距无穷远时分子势能为零,并已知两分子相距r0时分子间的引力与斥力大小相等。设分子a 和分子b从相距无穷远处分别以一定的初速度在同一直线上相向运动,直到它们之间的距离达到最小。在此过程中下列说法正确的是 ( )
A. a和b之间的势能先增大,后减小
B. a和b的总动能先增大,后减小
C. 两分子相距r0时, a和b的加速度均不为零
D. 两分子相距r0时, a和b之间的势能大于零
8.下列说法正确的是( )
A.熔融的铁块化成铁水的过程中,温度不变,内能也不变
B.物体运动的速度增大,则物体中分子热运动的平均动能增大,物体的内能增大
C.A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B,这说明物体A的内能大于物体B的内能
D.A、B两物体的温度相同时,A、B两物体的内能可能不同,分子的平均速率也可能不同
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