资源简介

(共55张PPT)
第十四章 热 学
【素养解读·评价要求】
1．本章重点考查气体性质、热力学第一定律、分子动理论；在考查方向上主要是气体的三个实验定律和理想气体状态方程。主要分两种模型，分别是汽缸—活塞模型和玻璃管—液柱模型。另外，气体“变质量”问题频频出现，将变质量气体建构成质量不变气体模型是关键。落实的素养主要有物理观念和科学思维。
　　　　　　
2．思想方法主要有估算法、比例法、假设法、图像法、函数法等；对学科素养的考查主要体现在通过气体状态变化规律和热力学第一定律的应用考查科学推理和科学论证，同时也能培养考生严谨认真的科学态度。
3．本章的高考题型多样，难度中等。由于本章的知识点较多，一般通过选择题考查固体和液体的基本性质，涉及面较广，尤其对与生活联系密切的知识点，应该给予更多的关注。
　　　　　　
　　　　　　
第1讲　分子动理论　内能
[自主落实]
一、分子动理论
1．物体是由大量分子组成的
(1)分子的大小
①分子的直径(视为球模型)：数量级为______ m；
②分子的质量：数量级为10－26 kg。
(2)阿伏加德罗常数
NA＝____________ mol－1 ——是指1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。
10－10
6.02×1023
2．分子永不停息地做无规则运动
(1)扩散现象
①定义：____种物质能够彼此进入对方的现象；
②实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象，温度____，扩散现象越明显。
(2)布朗运动
①定义：悬浮在液体中的____的永不停息的无规则运动；
②实质：布朗运动反映了________的无规则运动；
不同
越高
微粒
液体分子
③影响因素：微粒越__，运动越明显；温度越__，运动越剧烈。
(3)热运动
①分子的永不停息的_______运动叫作热运动；
②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈。
3．分子间同时存在引力和斥力
(1)物质分子间存在空隙，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____。
　　　　　　
小
高
无规则
同时
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____，随分子间距离的减小而____，但斥力比引力变化得__。
(3)分子力与分子间距离的关系图线(如图所示)
　　　　　　
减小
增大
快
由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知：
①当r＝r0时，F引＝F斥，分子力为__；
②当r＞r0时，F引＞F斥，分子力表现为____；
③当r＜r0时，F引＜F斥，分子力表现为____；
④当分子间距离大于10r0(约为10－9 m)时，分子力很弱，可以忽略不计。
　　　　　　
零
引力
斥力
二、温度和物体的内能
1．温度
两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同的热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的____。
2．两种温标
摄氏温标和热力学温标。
关系：T＝___________________。
　　　　　　
温度
t＋273.15 K
3．分子的动能和平均动能
(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的动能的平均值，____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)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，即分子势能。
　　　　　　
温度
(2)分子势能的决定因素：微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上——决定于_____和状态。
5．物体的内能
(1)物体的内能等于物体中所有分子的热运动_____与_________的总和，是状态量。
(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的_____和_____决定。
(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小_____。
体积
动能
分子势能
温度
体积
无关
[自我诊断]
一、判断题
(1)布朗运动是液体分子的无规则运动。( )
(2)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而增大。( )
(3)分子力增大，分子势能一定增大。( )
(4)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。( )
(5)内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同。( )
　　　　　　
×
×
×
√
×
二、选择题
1．下列关于布朗运动的说法正确的是(　　)
A．布朗运动就是固体分子的无规则运动
B．布朗运动证明组成固体小颗粒的分子在做无规则运动
C．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈
D．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动
D
2．如图，用温度计测量质量已知的甲、乙、丙三杯水的温度。根据测量结果可以知道(　　)
A．乙、丙杯中水的内能一样多
B．甲、乙杯中水的内能一样多
C．丙杯中水分子的平均动能最大
D．甲杯中水分子的平均动能小于
乙杯中水分子的平均动能
　　　　　　
C
3．关于物体的内能和分子势能，下列说法中正确的是(　　)
A．物体的速度增大，则分子的动能增加，内能也一定增加
B．物体温度不变，内能可能变大
C．物体的内能与温度有关，与物体的体积无关
D．把物体举得越高，分子势能越大
B
微观量的估算问题
　　　　　　
　　　　　　
【例1】　若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质量，M0表示一个水分子的质量，V0表示一个水分子的体积，NA表示阿伏加德罗常数，则下列关系式正确的是(　　)
C
　　　　　　
B
　　　　　　
【例3】　钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA。已知1克拉＝0．2克，则(　　)
　　　　　　
C
1．对布朗运动的理解
(1)研究对象：悬浮在液体或气体中的微粒；
(2)运动特点：无规则、永不停息；
(3)影响因素：微粒大小、温度；
(4)物理意义：反映了液体或气体分子做永不停息的无规则的热运动。
　　　　　　
对扩散现象、布朗运动与分子热运动的理解
2．扩散现象、布朗运动与热运动的比较
【例4】　(2022·山东日照模拟)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀。下列关于该现象的分析正确的是(　　)
A．混合均匀主要是炭粒和水分子发生化学反应引起的
B．混合均匀的过程中，只有水分子在做无规则运动
C．适当加热可以使混合均匀的过程进行得更迅速
D．使用炭粒更大的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速
　　　　　　
C
[解析]　混合均匀主要是悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡导致的，不是炭粒和水分子发生化学反应引起的，故A错误；混合均匀的过程中，水分子做无规则的运动，炭粒的布朗运动也是无规则的，故B错误；温度越高，液体分子运动越剧烈，所以适当加热可以使混合均匀的过程进行得更迅速，故C正确；做布朗运动的微粒越小，布朗运动越明显，所以要使混合均匀的过程进行得更迅速，需要使用炭粒更小的墨汁，故D错误。
【例5】　2020年3月3日，国家卫健委、国家中医药管理局印发《关于印发新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)的通知》，指出新型冠状病毒的传播途径：经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径，在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能。气溶胶粒子是悬浮在大气中的微小颗粒，如云、雾、细菌、尘埃、烟尘等。气溶胶中的粒子具有很多动力学性质、光学性质，比如布朗运动，光的反射、散射等。关于封闭环境中的气溶胶粒子，下列说法正确的是(　　)
　　　　　　
A．在空气中会缓慢下沉到地面
B．在空气中会缓慢上升到空中
C．在空气中做无规则运动
D．受到的空气分子作用力的合力始终等于其所受到的重力
[解析]　封闭环境中的气溶胶粒子的运动属于布朗运动，所以在空气中做无规则运动，A、B错误，C正确；做布朗运动的粒子受力不平衡，所以才能做无规则运动，D错误。
[答案]　C
【例6】　以下关于热运动的说法正确的是(　　)
A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈
B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止
C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈
D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大
[解析]　水流的速度是机械运动的速度，不同于水分子无规则热运动的速度，A项错误；分子在永不停息地做无规则运动，B项错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的热运动越剧烈，故C项正确；水的温度升高，水分子的平均动能增大，即水分子的平均运动速率增大，但不是每一个水分子的运动速率都增大，D项错误。
　　　　　　
C
1．分子力与分子势能的比较
对分子力、分子势能、温度与内能的理解
分子力F 分子势能Ep
图像
分子力F 分子势能Ep
随分子间距离
的变化情况 r＜r0 F随r增大而减小，表现为斥力 r增大，F做正功，Ep减小
r＞r0 r增大，F先增大后减小，表现为引力 r增大，F做负功，Ep增大
r＝r0 F引＝F斥，F＝0 Ep最小，但不为零
r＞10r0 引力和斥力都很微弱，F＝0 Ep＝0
续表
2．判断分子势能变化的“两法”
方法一：利用分子力做功判断，分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加。
方法二：利用分子势能Ep与分子间距离r的关系图像判断，如图所示。要注意此图像和分子力与分子间距离的关系图像形状虽然相似，但意义不同，不要混淆。
3．分析物体内能问题的四点提醒
(1)内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意义。
(2)决定内能大小的因素为物质的量、温度、体积以及物质状态。
(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。
(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同。
　　　　　　
【例7】　将一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．分子Q由A运动到C的过程中，先加速再减速
B．分子Q在C点时分子势能最大
C．分子Q在C点时加速度大小为零
D．分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小
C
[解析]　分子Q在由A运动到C的过程中，一直受引力作用，速度一直增加，动能增加，分子势能减小，在C点的分子势能最小，选项A、B错误；分子Q在C点时受到的分子力为零，故Q在C点时加速度大小为零，选项C正确；分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，分子间的引力先增大后减小，然后到C点左侧时分子力为斥力且逐渐变大，故加速度先增大后减小再增大，选项D错误。
　　　　　　
【例8】　两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力，它们随分子之间距离r的变化关系如图所示。图中虚线是分子斥力和
分子引力曲线，实线是分子合力曲线。当分子间距为r＝r0
时，分子之间合力为零，则下列关于两分子组成系统的分
子势能Ep与两分子间距离r的关系曲线不可能是(　　)
A
[解析]　由于r＝r0时分子之间的作用力为零，当r>r0时，分子间的作用力表现为引力，随着分子间距离的增大，分子力做负功，分子势能增加，当r　　　　　　
【例9】　(2022·湖北武汉模拟)关于温度和内能的理解，下列说法正确的是(　　)
A．温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大
B．系统的内能与系统的状态无关
C．做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能
D．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
A
[解析]　温度是分子平均动能的标志，选项A正确；系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，选项B错误；做功和热传递都可以改变系统的内能，选项C错误；质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，选项D错误。
　　　　　　
(分子力与分子势能)(2020·全国Ⅰ卷)分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝r1时，F＝0。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能________(选填“减小”“不变”或“增大”)；在间距由r2减小到
r1的过程中，势能________(选填“减小”“不变”或
“增大”)；在间距等于r1处，势能________(选填“大
于”等于”或“小于”)零。
减小
减小
小于
解析：分子势能与分子间距离变化的关系图像如图乙所示，两分子间距减小到r2的过程中和由r2减小到r1的过程中，分子力做正功，分子势能减小；在间距等于r1处，分子势能最小，小于零。
　　　　　　
1．原理与操作
实验：用油膜法估测油酸分子的大小
2．注意事项
(1)将所有的实验用具擦洗干净，不能混用；
(2)油酸酒精溶液的浓度以小于0．1%为宜；
(3)浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。
3．误差分析
(1)纯油酸体积的计算引起误差；
(2)油膜形状的画线引起误差；
(3)数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。
【例10】　用油膜法估算油酸分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_____________________
______________________。
实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以___________________________________________________________
___________________________________________________________。
　　　　　　
使油酸在浅盘的水面上
容易形成单分子层油膜
用注射器吸取一定体积的油酸酒精溶液，再把它一滴一滴地滴入烧
杯中，记下油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积
为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是__________________。
[解析]　用油膜法估测分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜，为使油酸尽可能地散开，将油酸用酒精稀释。根据V＝Sd，要求得分子的直径d，则需要测出油膜面积以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。测一滴油酸酒精溶液的体积，其方法可用累积法，即1 mL油酸酒精溶液的滴数。
单分子层油膜的面积
【例11】　(2022·天津静海区质检)(1)利用单分子油膜法估测油酸分子的直径，需要测量的物理量是________。
A．一滴油酸酒精溶液所含油酸的体积和它的密度
B．一滴油酸酒精溶液所含油酸的体积和它散成油膜的最大面积
C．一滴油酸酒精溶液所含油酸的质量和它的密度
D．一滴油酸酒精溶液所含油酸形成油膜的厚度和它的密度
　　　　　　
B
(2)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 cm3油酸酒精溶液中有油酸0.5 cm3，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 cm3。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。(结果保留两位有效数字)
①试计算一滴这样的溶液含有纯油酸体积为____________m3。
②若油酸薄膜的面积约为2．32×10－2 m2，根据上述数据，估算油酸分子的直径为____________m。
[解析]　(1)根据实验原理知，油酸分子是紧密排列的，在水面上形成单分子油膜，用纯油酸的体积除以油膜面积得出的油膜厚度，即为油酸分子直径。所以需要测量的量有纯油酸的体积和纯油酸在水面上形成油膜的面积。故B正确，A、C、D错误。
　　　　　　
1．0×10－11
4．3×10－10
分层提升·培优素养
点击进入word....

展开更多......

收起↑