高中物理选修3-3第七章分子动理论知识点

物体是由大量分子组成的（1）用油膜法粗略地估测分子的大小把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜。如果把分子近似看成球形（近似模型），单分子油膜的厚度就可认为等于油酸分子的直径，而油酸分子是一个挨一个地整齐排列的，这是简化处理问题的方法。如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面积为S，则d=V／S，根据估算得出分子直径的数量级为10-10m。例题：将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液．已知1cm3溶液有50滴，一滴滴到水面上，酒精溶于水，油酸形成一单分子层，其面积为0.2m2.由此可知油酸分子大约为多少？解：一滴油酸酒精溶液含油酸体积油酸分子直径约为：（2）有关分子质量、体积、数量等微观量的估算问题阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol-1，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，微观物理量指的是分子的体积0v、分子的直径d、分子的质量0m；宏观物理量指的是物质的体积V、摩尔体积molV、物质的质量m、摩尔质量molM、物质的密度。它们的关系如下：①一个分子的质量：ANMm分；②一个分子的体积AAmolNMNVV分（只适用于固、液体，不适用于气体）；③一摩尔物质的体积：MVmol；④单位质量中所含分子数：MNnA；⑤单位体积的固体或液体中所含分子数：MNVNnAmolA；⑥质量为m的物质中所含的分子数：MmNNA；⑦体积为V的物质中所含的分子数：AmolNVVN。特别提醒：阿伏加德罗常数NA是微观世界的一个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。固体、液体分子可视为球形，分子间紧密排列可忽略间隙。可以近似认为气体分子是均匀分布的，每个气体分子占据一个正方体，其边长即为气体分子间的距离。例题：已知地球到月球的距离是3.84×105km，铁的摩尔质量为56g，密度为7.9×103kg/m3，如果将铁原子一个一个地排列起来，从地球到月亮需要多少个铁原子？Ａ、1.4×105个B、1.4×1010个C、1.4×1018个D、1.4×1021个分析：本题可以先求出单个铁原子的直径：所以需要的铁原子个数为：例题：铜的摩尔质量是6.35×10-2kg，密度是8.9×103kg/m3。求（1）铜原子的质量和体积；（2）铜1m3所含的原子数目；（3）估算铜原子的直径。解：（1）铜原子的质量225236.35101.05106.0210AMmkgkgN铜原子的体积2329303236.35101.19108.9106.0210AAVMVmmNN（2）13m铜的摩尔数为3528.91011.4106.3510VnmolmolM13m铜中含铜原子数523281.4106.02108.410AnnN个（3）把铜原子看成球体，直径33291006V61.1910m2.810m3.14D【练习】1．用“油膜法”测算分子的直径时，必须假设的前提是()A．将油分子看成球形分子B．认为油分子之间不存在间隙C．把油膜看成单分子油膜D．考虑相邻油分子的相互作用力2.某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于()A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量的酒精C．计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算D．求每滴溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴3.在用油膜法估测分子直径大小的实验中，若已知油滴的摩尔质量为M，密度为ρ，油滴质量为m，油滴在水面上扩散后的最大面积为S，阿伏加德罗常数为NA，以上各量均采用国际单位，那么()A．油滴分子直径d＝MρSB．油滴分子直径d＝mρSC．油滴所含分子数N＝MmNAD．油滴所含分子数N＝mMNA4．阿伏加德罗常数是NAmol－1，铜的摩尔质量是μkg/mol，铜的密度是ρkg/m3，则下列说法不正确的是()A．1m3铜中所含的原子数为ρNAμB．一个铜原子的质量是μNAC．一个铜原子所占的体积是μρNAD．1kg铜所含有的原子数目分子的热运动物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关，所以通常把分子的这种运动叫做热运动。（1）扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象，说明了物质分子在不停地运动，同时还说明分子间有间隙，温度越高扩散越快（2）布朗运动：它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动，是在显微镜下观察到的。①布朗运动的三个主要特点：永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。②产生布朗运动的原因：它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。③布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。（3）热运动：分子的无规则运动与温度有关，简称热运动，温度越高，运动越剧烈关于布朗运动，要注意以下几点：①形成条件是：只要微粒足够小；②温度越高，布朗运动越激烈；③观察到的是固体微粒（不是液体，不是固体分子）的无规则运动，反映的是液体分子运动的无规则性；④实验中描绘出的是某固体微粒每隔一定时间（如10秒或30秒等）的位置的连线，不是该微粒的运动轨迹。例2（北京理综卷）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分子间的作用力一、分子间的作用力（一）分子间同时存在相互作用的引力和斥力物体在被拉伸时需要一定的外力，这表明组成物质的分子之间存在着相互的引力作用；同时物体在被压缩时也需要一定的外力，这表明组成物质的分子之间还存在着相互的斥力作用．（二）分子之间的作用力及其变化1．分子力：分子之间同时存在着相互的引力与斥力，分子力是指这两个力的相互作用。2．分子间作用力的变化：①当分子间距离0rr时(0r为m1010)引力和斥力相等，此时二力的合力为零，即分子间呈现出没有作用力，此时分子所处的位置称为平衡位置．②当分子之间距离0rr时，分子之间的引力和斥力同时增大，但斥力增大得更快一些，故斥力大于引力，此时分子之间呈现出相互的排斥作用．③当分子之间距离0rr时，分子之间的引力和斥力同时减小，但斥力减小得更快一些，故引力大于斥力，此时分子之间呈现出相互的吸引作用．总结：分子之间的引力和斥力总是同时存在的，且当分子之间距离变化时，引力和斥力同时发生变化3．分子之间发生相互作用力的距离很小，当分子之间的距离超过分子直径的10倍时，可认为分子之间的作用力为0．（三）图象法分析分子力分子力随分子间距离变化的情况如图11-3-1所示，其中虚线分别表示分子引力和分子斥力随分子间距离的变化情况，实线表示它们的合力随分子间距离的变化情况。二、分子动理论物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着引力和斥力。这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是无规则的、带有偶然性的，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做分子动理论。【典型例题】知识点1：分子间的作用力1.甲分子固定在坐标的原点，乙分子位于横轴上，甲分子和乙分子之间的相互作用力如图11-3-2所示，a、b、c、d为横轴上的四个特殊的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则（）Fr排斥力吸引力Or0分子力F图11-3-1bFxacdo图11-3-2A．乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子从a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子从由b到d做减速运动D．乙分子从a到c做加速运动，由c到d做减速运动2如图11-3-3所示，纵坐标表示两个分间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是（）A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10—15mB．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10—10mC．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10—10mD．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10—15m友情知识点2：分子动理论3.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．电焊能把二块金属连接成一整块是分子间的引力起作用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请用自己的语言给自己的同桌再讲一遍吧！加油！温度与温标一、状态参量与平衡态1、热力学系统热力学的研究对象，由大量微观粒子组成，并与其周围环境以任意方式相互作用着的宏观客体。简称系统。2、状态参量：描述系统状态的物理量。例如体积、压强、温度3、平衡态：对于一个不受外界影响的系统，无论其初始状态如何，经过足够长的时间，必须达到状态参量不再随时间变化的状态4、注意：①平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。②类似于化学平衡，热力学系统达到的平衡态也是一种动态平衡。③系统内部没有物质流动和能量流动。④处于平衡态的系统各处温度相等，但温度各处相等的系统未必处于平衡态。二、热平衡和温度1、热平衡:若两个热力学系统彼此接触，而其状态参量都不变化（即没有发生热传递），我们就说这两个系统达到了热平衡。2、热平衡定律(热力学第零定律)：若两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。3、温度：两个系统处于热平衡时所具有的共同的热学性质图11-3-3它是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度注意：互为热平衡的各系统具有相同的温度。同样，具有相同温度的系统也必然处于热平衡状态。三、温度计与温标1、温度计的热力学原理温度计若与物体A处于热平衡，同时与物体B热平衡，则A与B温度相同2、温标：描述温度的方法说明：建立一种温标的三要素：①首先要确定物质②其次，确定该测温物质随温度变化物理量③第三，选定参考点（即规定分度的方法）。3、摄氏温标：定义在一个标准大气压下，冰水共存物（冰水混合物）的温度为零摄氏度（0℃），一个标准大气压下，沸水的温度为100摄氏度（100℃）。4、热力学温标：热力学温标的O点规定为摄氏温度的-273.15℃，它的一度与摄氏温度的一度相等，单位是开尔文简称开符号K。5、热力学温度和摄氏温度的关系：T=t+273.15K注意：1摄氏温标的单位“℃”是温度的常用单位，但不是国际制单位，温度的国际制单位是开尔文，符号为K．2由T＝t+273.15K可知，物体温度变化l℃与变化lK的变化量是等同的，但物体所处状态为l℃与lK是相隔甚远的。30K是低温的极限，只能无限接近，但不可能达到。【典型例题】例1两个物体放在一起彼此接触，它们若不发生热传递，其原因是()A．它们的能量相同B．它们的比热相同C．它们的热量相同D．它们的温度相同例2、分别以摄氏温度及热力学温度为横、纵坐标标所表示的C与T关系图（）(A)为直线(B)不通过第二象限(C)其在纵轴之截距小于横轴之截距(D)斜率为1例3试问,零下60℃适用何种温度计来测量（）(A)水温度计(B)水银温度计(C)酒精温度计(D)体温计例4小明有一支温度计，虽然它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的，但标度却不准确。它在冰水混合物中读数是-0.7℃，在标准大气压下的沸水中读数偶是102.3℃。(1)当它指示的气温是-6℃，实际温度是多少？(2)它在什么温度附近误差最小，可以当做刻度正确的温度计使用？内能1.分子动能温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，温度相同的任何物体具有相同的分子平均动能。扩散现象和布朗运动表明，温度升高时，分子热运动家具，因而可以得出结论：一种物质温度升高时分子热运动的平均动能增加。物质的温度是分子热运动的平均动能标志。2.分子势能分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位