得分宝典之高中物理专题四 热学 概述 知识梳理第一章 分子动理论与统计观点 考纲解读考纲内容要求名师解读分子动理论的基本观点和实验依据1本节是热学的基础，有4个级考点和1个实验。高考命题以选择题和简单计算题为主，选择题往往与后面的知识点综合进行考查。2本节的重点是分子动理论、阿伏加德罗常数、温度、内能等。阿伏加德罗常数气体分子运动速率的统计分布温度是分子平均平动动能的标志、内能实验：用分子油膜法测分子直径 基础巩固1物体是由大量分子组成的除了一些有机物质的大分子外，多数分子尺寸的数量级为 m，质量的数量级是10-27kg10-26kg阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁，即 ， 。注意：对于气体， 中V分指的不是一个分子体积的大小，而是指一个气体分子所占的空间。2分子永不停息地做无规则的热运动，重要实验事实是 和 。布朗运动指的是固体小颗粒的运动，人眼直接观察到的不是布朗运动。永不停息的布朗运动，反映了 的运动永不停息；分子永不停息的热运动与 有关。3分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力。分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而 ，都随分子间距离的减小而 ，但分子斥力随分子间距离的变化要比分子引力随分子间距离的变化要 。分子力是短程力，当分子间距离增大到109m的数量级时，可以认为分子间不存在分子力。通常我们认为气体分子间除了碰撞外，气体分子间 分子力。4如果要想定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是 。也就是说，为了表示出温度的数值，还要确定温度零点和分度方法热力学温标表示的温度叫做 ，它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，符号是K摄氏温度与热力学温度的关系是 。5物体内大量分子不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的 。所有分子热运动动能的平均值叫做分子热运动的 ，温度是大量分子热运动平均动能大小的标志；由于分子间存在着相互作用的引力和斥力而具有的与其相对位置有关的能量，叫做 ，其大小变化可通过宏观量 来反映。6物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的 。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有 的。对于一个确定的物体，分子总数是固定的，那么这物体的内能大小是由宏观量 和 决定的。7气体分子运动的特点：对大量分子的整体来说，分子运动都表现出：任一时刻气体分子沿各个方向运动的_均等；大量气体分子的速率分布呈现中间_两头_的规律。实验探究123拓展实验或迷你实验练一练 重点突破一、直击考点考点一 宏观量与微观量及其相互关系1微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m 。2宏观量：物体体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量M、摩尔质量Mmol、物体的密度 。3关系（1）分子的质量：m ；（2）分子的体积：V0 ；（3）物体所含的分子数：nNANA，或nNANA 。提示：对于固体和液体，可以认为它们的分子是一个挨一个紧密排列的，分子之间没有空隙，设分子体积为V0，则分子的直径d（球体模型），d（立方体模型）。对于气体，分子间有一个很大的空隙，一般建立立方体模型，求出的立方体边长是两个相邻的气体分子之间的平均距离，并非气体分子的大小，即d 。【例1】（2012江苏省淮安）空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器（铜管）液化成水，经排水管排走，空气中水份越来越少，人会感觉干燥。某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V=1.0103 cm3。已知水的密度=1.0103 kg/m3、摩尔质量M=1.810-2 kg/mol，阿伏伽德罗常数NA=6.01023mol-1。试求：（结果均保留一位有效数字）（1）该液化水中含有水分子的总数N；（2）一个水分子的直径d 。【答案】（1）31025个 （2）410-10 m【点评】阿伏加德罗常数将宏观物理量Vmol、mmol与微观物理量V分、m分联系了起来。通常将分子构建成小球模型或立方体模型，对于气体，V分指的不是一个分子体积的大小，而是指一个气体分子所占的空间。考点二 布朗运动与扩散的共同之处，以及布朗运动与分子运动的区别1布朗运动与扩散现象的共同点（1）它们都反映了分子在永不停息地做无规则运动；（2）它们都随温度的升高而表现得越明显。5用心 爱心 专心2布朗运动和分子运动的比较布朗运动分子运动研究对象悬浮在液体、气体中的固体小颗粒分子特点永不停息；无规则；颗粒越小，现象越明显；温度越高，运动越激烈；肉眼看不到和前面相同因果关系布朗运动产生的原因是由于分子无规则运动的撞击力的不平衡，是分子运动的反映分子运动是布朗运动的原因提示：布朗运动既不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，而是分子无规则运动的反映。布朗运动中的微粒是由成千上万的大量分子组成的“分子集团”。3布朗运动与扩散现象的比较布朗运动只能在液体、气体中发生，而扩散现象可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。【例2】（2012河北联考）对下列相关物理现象的解释正确的是（ ）A水和酒精混合后总体积减小，说明分子间有空隙B液体中较大的悬浮颗粒不做布朗运动，而较小的颗粒做布朗运动，说明分子的体积很小C存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子、混凝土分子都在做无规则的热 运动D高压下的油会透过钢壁渗出，说明分子是不停运动着的E在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸，这是盐分子在高温下分子无规则运动加剧的结果【解析】水和酒精混合后，水分子和酒精分子相互“镶嵌”，总体积减小，说明分子间有空隙，选项A正确；悬浮颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显，布朗运动说明液体内部分子运动的无规则性，选项B错误；选项C属于扩散现象，它说明分子都在做无规则的热运动，选项C正确；高压下的油会透过钢壁渗出，这属于物体在外力作用下的机械运动，并不能说明分子是不停运动着的，选项D错误；选项E属于扩散现象，正确考点三 分子力、分子势能与分子间距离的关系1分子间作用力与分子间距离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，但总是斥力变化得较快。如图1所示，虚线分别表示引力F引、斥力F斥随距离r的变化关系，实线表示分子力F随距离r的变化关系。当rr0时，F引F斥，F0；当rr0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；当rr0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；当r10r0（109 m）时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力（F0）。2分子势能与分子间距离的关系一般选取分子间距离r很大（r10r0）时分子势能为零。如图所示，势能是标量，其正、负表示比零势能高或低。rr0时，分子力表现为引力，随着分子间距离的减小，分子力做正功、分子势能减少；rr0时，分子力表现为斥力，随着分子间距离的减小，分子力做负功、分子势能增加；平衡位置处（rr0）时，分子势能最小（当取无穷远处分子势能是零时，此时分子势能为负值）。提示：从r0开始分子间距变大，分子力不是单调变化，是先增大后减小；而分子势能从r0开始分子间距变大是单调变化的，是一直增大的。【例3】（2012云南联考）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F0表示斥力，F0表示引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则（ ）A乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动B乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直增加D乙分子由a到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加考点四 温度、内能和机械能1对温度的理解（1）温度的意义：温度在宏观上表示物体的冷热程度，在微观上表示分子的平均动能；（2）两种表示方法：摄氏温标和热力学温标两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值不同，但它们表示的温度间隔是相同的，即每一度的大小相同，tT。提示：（1）热力学温度的零值是低温极限，永远达不到，即热力学温度无负值；（2）温度是大量分子热运动的集体行为，对个别分子来说温度没有意义。2物体的内能和机械能的比较类别比较内能机械能定义物体中所有分子的动能和势能之和物体的动能、重力势能和弹性势能的统称决定由物体内部状态决定跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关量值任何物体都有内能可以为零测量无法测量可测量本质微观分子的运动和相互作用的结果宏观物体的运动和相互作用的结果提示：（1）物体的体积越大，分子势能不一定就越大，如0 的水结成0 的冰后体积变大，但分子势能却减小了；（2）理想气体分子间相互作用力为零，故分子势能忽略不计，一定质量的理想气体内能只与温度有关；（3）机械能和内能都是对宏观物体而言的，不存在某个分子的内能、机械能的说法。【例4】下列说法中正确的是 A温度相同的同种气体它们的内能一定相等B1g100的水的内能小于1g100的水蒸汽的内能C物体做加速运动时，物体的动能增加，物体的分子平均动能也一定增加D物体的机械能为零时，物体的内能也一定为零考点五 气体分子速率分布规律1通常气体分子间的距离很大，它们之间的相互作用力十分微弱，可以忽略不计。2气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律。3气体分子向各个方向运动的机会均等。4温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。【例5】（2011上海）某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中表示处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为，则A BC D二、走出误区误区一 将一个气体分子所占有的空间认为是气体分子的大小对于固体和液体，由于分子间距比较小，可以认为分子是紧挨着的，因此摩尔体积与阿伏加德罗常数之比可以认为是一个固体或液体的分子体积；但由于气体分子间距很大，气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比为一个气体分子所占据的空间，而非一个气体分子的体积。【例1】（2010南昌改编）根据分子动理论，下列说法正确的是（）A一个气