1、考 纲 下 载 1.分子动理论的基本观点和实验依据 ()2.阿伏加德罗常数 ()3.气体分子运动速率的统计分布()4.温度是分子平均动能的标志、内能()5.固体的微观结构、晶体和非晶体()6.液晶的微观结构()7.液体的表面张力现象()考 纲 下 载 8.气体实验定律()9.理想气体()10.饱和蒸气、未饱和蒸气和饱和蒸气压()11.相对湿度()12.热力学第一定律()13能量守恒定律()14.热力学第二定律()实验十三：用油膜法估测分子的大小高考地位 考点点击 高考对本章内容的要求偏低，题型常为选择题，难度不大。1.分子动理论、热力学定律、能量守恒等是高考的热点 2气体实验定律与热力学定律的
2、综合考查在高考中经常出现 返回返回思维启动(1)如图1311所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面，如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力_的拉力向上拉橡 图1311皮筋，原因是水分子和玻璃的分子间存在_作用。返回(2)往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为_现象，是由于分子的_而产生的。提示：(1)大 分子引力(2)扩散 无规则运动返回 知识联动1物体是由大量分子组成的(1)分子很小：直径数量级为 1010 m。质量数量级为 1027 kg1026 kg。(2)分子数目特别大，阿伏加德罗常数 NA6.021023 m
3、ol1返回(3)微观量的估算：阿伏加德罗常数是联系微观量和宏观量的桥梁，设阿伏加德罗常数为 NA，物体的体积为 V，物质的质量为m，物质的密度为，摩尔体积为 Vmol，摩尔质量为 M，分子体积为 V0，分子质量为 m0，分子数为 n，则：分子的质量：m0MNAVmolNA分子数：nmNAM VNAVmolVNAMmNAVmol返回固体、液体分子的体积V0和直径d建立微观模型：分子一个一个紧密排列，将物质的摩尔体积分成NA个等份，每一等份就是一个分子，每个分子就是一个直径为d的小球。所以：V0VmolNA MNA16d3，得d3 6V0。返回(4)气体分子间距D：建立微观模型，将1 mol气体的
4、体积(注意：同质量的同一种气体，在不同状态下的体积是不同的，只有标准状态下，1 mol气体的体积才为22.4 L)Vmol分成NA个小立体，每个小立方体的中心是一个气体分子，则小立方体的边长就是分子间的距离。由VmolNA D3，得D3 VmolNA返回2分子的热运动(1)布朗运动：永不停息、无规则运动。颗粒越小，运动越明显。温度越高，运动越激烈。运动轨迹不确定，只能用位置连线确定微粒做无规则运动。不能直接观察分子的无规则运动，而是用固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的无规则运动。返回(2)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，常称做热运动。3分子间的相互作用力(1
5、)引力和斥力同时存在，都随距离的增大而减小，斥力变化更快。(2)分子力的特点：rr0 时(r0 的数量级为 1010m)，F 引F 斥，分子力 F0；返回rr0 时，F 引F 斥，分子力 F 表现为斥力；rr0，时 F 引F 斥，分子力 F 表现为引力；r10r0 时，F 引、F 斥迅速减为零，分子力 F0。(3)分子力随分子间距离的变化图像(如图 1312)图 1312返回应用升级1下列现象中不能说明分子间存在分子力的是 ()A两铅块能被压合在一起 B钢绳不易被拉断C水不容易被压缩D空气容易被压缩解析：空气容易被压缩是说明空气分子之间的距离很大，两铅块能被压合在一起、钢绳不易被拉断以及水不易
6、被压缩都说明了分子间存在分子力，答案为D。答案：D返回思维启动如图1313所示是氧气分子在不同温度(0和100)下的速率分布，由图可知，同一温度下，氧气分子的速率呈现出“_”的分布规律；随着温度的升高，氧气分子的平均速率_，氧气分子中速率大的分子所占的比例_。返回图1313提示：中间多、两头少 增大 升高返回 知识联动1气体分子运动的特点(1)气体分子之间的距离大约是分子直径的 10 倍，气体分子之间的作用力十分微弱，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
7、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。返回2物体的内能(1)分子的动能：分子由于热运动而具有的动能。温度是物体分子热运动的平均动能的标志。(2)分子势能：由分子间的相互作用和它们的相对位置决定的能量。分子势能跟物体的体积有关系。分子势能的变化与分子间距离的变化的关系。返回分子势能的变化与分子力做功有关，可用分子力做功来量度(如图1314)。图1314返回以r处为零势能处。当rr0时，分子力为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加。当rr0时，分子力为斥力，当r减小时，分子力做负功，分子势能增加。当rr0时，分子势能最小(但不一定为零)。返回(3)内
8、能：定义：物体内所有分子的动能和分子势能的总和。物体的内能跟物体的温度和体积都有关系。(4)改变物体内能的两种方式是做功和热传递。返回特别提醒内能和机械能是两种不同形式的能量。内能取决于分子热运动的情况，机械能取决于物体机械运动的情况，故物体机械能的大小不能决定内能的大小。返回3温度和温标(1)温度：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。温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。返回(2)两种温标：摄氏温标和热力学温标的比较：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
9、的大小相同，tT。关系：Tt273.15 K。特别提醒(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。返回应用升级2（双选）1 g 100的水和1 g 100的水蒸气相比较，下列说法正确的是()A分子的平均动能和分子的总动能都相同B分子的平均动能相同，分子的总动能不同C内能相同D1 g 100的水的内能小于1 g 100的水蒸气的内能返回解析：温度相同则它们的分子平均动能相同；又因为1 g水和1 g水蒸气的分子数相同，因而它们的分子总动能相同，A正确、B错误；当100的水变成100的水蒸气时，分子间距离变大，分
10、子力做负功、分子势能增加，该过程吸收热量，所以1 g 100的水的内能小于1 g 100的水蒸气的内能，C错误、D正确。答案：AD返回思维启动蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化，我们把这些气体称为工质。某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热Q1，对外做功W，又向低温热源放热Q2，工质完全恢复初始状态，内能没有变化。根据热力学第一定律，在工返回质的一个循环中，Q、Q2、W三者之间满足的关系是_，热机的效率 WQ1不可能达到100%，从能量转换的角度，说明_能不能完全转化为_能。提示：Q1Q2W 内 机械返回 知识联动1热力学第一定律(1)内容：一个热
11、力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。(2)表达式：UWQ。(3)热力学第一定律的理解：由 UQW，可知改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，只考虑其中之一无法确定内能的变化。返回 在UQW中，W表示做功情况，说明内能和其他形式的能可以相互转化；Q表示吸热或放热的情况，说明内能可以从一个物体转移到另一个物体，而UQW是能量守恒定律的具体体现。(4)热力学第一定律的符号规定W 外界对物体做功 W为正 物体对外界做功 W为负 返回Q 物体从外界吸收热量 Q为正 物体向外界放出热量 Q为负 U 物体内能增加 U为正 物体内能减少 U为负 返回2热力学第二定律(1)热量不能
12、自发地从低温物体传到高温物体。(2)不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不 产生其他影响。(3)热力学第二定律的理解：在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产 生其他影响”的涵义。a“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方 向性，不需要借助外界提供能量的帮助。返回b“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响，如吸热、放热、做功等。热力学第二定律的实质。热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿着分
13、子热运动的无序性增大的方向进行。返回特别提醒 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程。返回3两类永动机均不能制成第一类永动机 第二类永动机 不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器 从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响的机器 违背能量守恒，不可能制成 不违背能量守恒，违背热力学第二定律，不可能制成 返回 应用升级3关于热力学定律，下列说法正确的是()A在一定条件下物体的温度可以降到0 KB物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C吸收了热量
14、的物体，其内能一定增加D压缩气体总能使气体的温度升高返回解析：0 K是绝对零度，不可能达到，A项错；由热力学第一定律可知，C、D选项错；故选B。答案：B返回返回(1)估算分子质量时，不论是液体、固体，还是气体，均可用 mMmolNA。(2)估算分子大小和分子间距时，对固体、液体与气体，应建立不同的微观结构模型。知识检索返回典题例析例1 已知汞的摩尔质量为M200.5103 kg/mol，密度为13.6103 kg/m3，阿伏加德罗常数NA6.01023mol1。求：(1)一个汞原子的质量(用相应的字母表示即可)；(2)一个汞原子的体积(结果保留一位有效数字)；(3)体积为1 cm3的汞中汞原子
15、的个数(结果保留一位有效数字)。返回审题指导 解答本题时应注意两点：(1)固体分子可忽略分子间的间隙；(2)用阿伏加德罗常数建立宏观量与微观量的联系。返回解析(1)一个汞原子的质量为 m0MNA(2)一个汞原子的体积为V0VmolNA MNA200.510313.61036.01023 m321029 m3返回(3)1 cm3 的汞中含汞原子个数nVNAM13.610311066.01023200.5103个41022 个答案(1)MNA(2)21029 m3(3)41022 个返回拓展训练1（双选）从下列提供的各组物理量中可以算出氢气密度的是()A氢气的摩尔质量和阿伏加德罗常数B氢气分子的体
16、积和氢气分子的质量C氢气的摩尔质量和氢气的摩尔体积D氢气分子的质量和氢气的摩尔体积及阿伏加德罗常数返回答案：CD解析：B选项求出的是氢气分子密度，与宏观的氢气密度是两个概念，B错。对A选项，已知氢气的摩尔质量，未给出氢气的体积，无法计算出密度，A错，C对。由氢气分子的质量及阿伏加德罗常数可得氢气的摩尔质量，又已知氢气的摩尔体积，可计算出氢气密度，D对。返回知识检索(1)分子间的作用力的变化规律与分子间距离范围有关，当rr0时，r越大，分子力越小，当rr0时，随r由r0开始增大，分子力先增大后减小。返回(2)分子势能的变化规律与分子力做功的正负有关，一般应先分析分子间表现为引力还是斥力，再判断分
17、子力做功的正负，然后再得出分子势能的变化规律。(3)决定物体内能的因素：微观上：分子动能、分子势能、分子数。宏观上：温度、体积、物质的量(摩尔数)。返回典题例析例2 分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质。据此可判断下列说法中错误的是()A显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性B分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大D在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素返回审题指导 解答本题时应注意以下三个方面：(1)分子力与分子间距的关系；(2)分子势能与分子力做功的关系；(
18、3)扩散现象与温度的关系。返回答案 B解析 选项A中小炭粒做布朗运动反映了液体分子的无规则热运动，故A是正确的；B选项中分子间的相互作用力在间距rr0的范围内，随分子间距的增大而减小，而在rr0的范围内，随r由r0开始增大，分子力先增大后减小，故B是错误的；C选项中分子势能在rr0时，分子势能随r的增大而减小，r0处最小，在rr0时，分子势能随r的增大而增大，故C选项是正确的；D选项中真空环境是为防止其他杂质的介入，而高温条件下，分子热运动剧烈，有利于所掺入元素分子的扩散，故错误选项为B。返回拓展训练2关于物体的内能，下列叙述中正确的应是()A温度高的物体比温度低的物体内能大B物体体积增大时，
19、内能也增大C内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同D内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同返回答案：D解析：温度高的物体与温度低的物体相比较，温度低的物体分子平均动能小，但所有分子的分子平均动能和分子势能的总和不一定小，即物体的内能不一定小，选项A错。物体体积增大时，分子间的距离增大，分子势能发生改变，但不能确定分子势能是增大还是在减小；物体的体积增大即分子势能增大，但物体内所有分子的动能和分子势能的总和不一定增大，即物体内能不一定增大，选项B错。内能相同的物体，它们的分子平均动能不一定相同，内能相同只是指物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和相同，选项C错。内能不同的两个物体，它
20、们的温度可以相同，即它们的分子平均动能可以相同，选项D对。返回知识检索1应用热力学第一定律分析气体状态变化的过程，应注意以下特点。(1)绝热过程：气体与外界没有热传递。(2)导热良好，气体与外界有热交换，且保持与外界温度相同。返回(3)做功情况与体积变化有关：体积减小，则外界对气体做功；体积增大(不是对真空膨胀)，则气体对外界做功。(4)理想气体(不计分子势能的变化)，一定质量的理想气体的内能只与温度有关。返回2热力学第一定律说明发生的任何过程中能量必定守恒，热力学第二定律说明并非所有能量守恒的过程都能实现。返回(1)高温物体QQ量 能自量 不能自热发传给热发传给低温物体(2)功能自地完全化不
21、能自地完全化发转为发转为热量(3)气体体积 V1能自膨到不能自收到发胀发缩气体体积 V2(较大)(4)不同气体 A 和 B能自混合成不能自分离成发发混合气体 AB返回典题例析例3 下列说法正确的是()A外界对物体做功，物体的内能一定增加B热量不能由低温物体传递到高温物体C自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性D第二类永动机有可能制成，因为它不违反能量守恒定律返回审题指导 解答本题应注意以下三个方面：(1)改变内能的方式有两种：做功、热传递。(2)对热力学第二定律两种表述的理解。(3)两类永动机不可能制成的原因。返回解析 根据热力学第一定律，UWQ，如果外界对物体做功W，同时物体放热Q，
22、当QW时，内能减小，A不正确。由热力学第二定律，不可能使热量从低温物体传递到高温物体而不引起其他变化，关键是“不引起其他变化”是不可能的，如果引起其他变化，如消耗电能，空调能把室内相对低温空气的热量传递给室外空气，B不正确。热力学第二定律揭示了由大量分子参与的宏观过程具有方向性，C正确。热力学第二定律说明第二类永动机不可能制成，即不可能制成效率是百分之百的热机，虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，D不正确。答案 C返回拓展训练3.如图1315是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800 J，同时气体向外界放热200 J，缸内气体的图1315()A温度升高，内能增加600 JB温度
23、升高，内能减少200 JC温度降低，内能增加600 JD温度降低，内能减少200 J返回解析：由热力学第一定律得：UQW200 J800 J600 J，故内能增加了600 J，又因一定质量的理想气体的内能只与温度有关，可知，气体内能增加，温度升高，故A正确。答案：A返回返回1(2012广州联考)分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，则()A分子间引力随分子间距的增大而增大B分子间斥力随分子间距的减小而增大C分子间相互作用力随分子间距的增大而增大D分子间相互作用力随分子间距的减小而增大返回答案：B解析：分子力和分子间距离关系图像如图所示，根据该图像可判断分子间引力随
24、分子间距的增大而减小，故A错。分子间斥力随分子间距的减小而增大，B正确。而分子力(图中实线)随分子间距的增大先减小后增大再减小，C、D均错。返回2(2011四川高考)气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外()A气体分子可以做布朗运动B气体分子的动能都一样大C相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动D相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大返回答案：C解析：布朗运动是固体颗粒在分子的不均衡撞击下产生的无规则运动，故气体分子运动不是布朗运动，A项错；气体分子的动能符合统计规律，并不完全相同，B项错；分子做无规则热运动，故分子间距离不可能完全相等，D项错。故C项正确。返回3(2
25、011江苏高考)如图1316所示，一演示用的“永动机”转轮由 5 根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是 ()图1316返回A转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C转动的叶片不断搅动热水，水温升高D叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量返回答案：D解析：形状记忆合金从热水中吸收热量后，伸展划水时一部分热量转变为水和转轮的动能，另一部分释放到空气中，根据能量守恒定律可知只有D项正确。返回4.(201
26、0浙江高考)质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态到气态(可看成理想气体)变化过程中温度图1317(T)随加热时间(t)变化关系如图1317所示。单位时间所吸收的热量可看作不变。返回(1)以下说法正确的是_。A在区间，物质的内能不变B在区间，分子间的势能不变C从区间到区间，物质的熵增加D在区间，物质的平均分子动能随着时间的增加而增大(2)在区间，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升高_(变快、变慢或快慢不变)。请说明理由：_。返回解析：(1)物质的内能是分子总动能与分子总势能之和，在区间，温度不变，分子平均动能不变，吸收的热量用来增加分子间势能，物质的内能增大，选项A错误；理想气体分子间作用力为零，不考虑分子势能，选项B正确；从区间到区间，分子无规则运动加剧，熵增加，选项C正确；温度是分子平均动能的标志，选项D正确。返回(2)根据热力学第一定律 UQW 和理想气体的状态方程pVT C 可知，在吸收相同的热量 Q 时，压强不变的条件下，V 增加，W0，U1Q|W|；体积不变的条件下，W0，U2Q；所以 U1U2，体积不变的情况下温度升高变快。答案：(1)BCD(2)变快 理由见解析返回