1、 物体是由大量分子组成的 分子的大小 油膜法测分子直径=3数量级 直径:10-10 m质量:一般为10-26 kg阿伏加德罗常数A=6.02 1023 mol-1分子的热运动 实验依据:扩散现象、布朗运动运动特点 永不停息且无规则温度越高,运动越剧烈 分子间的作用力 引力和斥力同时存在,分子力是指引力和斥力的合力=0时,引=斥,分子力表现为零 0时,引 0时,引 斥,分子力表现为引力 100时,分子力几乎为零物体的内能 分子的平均动能由温度决定分子势能由分子间相对位置决定物体的内能 等于所有分子热运动的动能与势能的总和决定因素:温度、体积、物质的量及物态温度和温标 热平衡定律温标 热力学温标(
2、K)摄氏温标():=+273.15K温度:是分子热运动平均动能的标志专题一 阿伏加德罗常数的相关计算阿伏加德罗常数 NA是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁,在已知宏观物理量的基础上往往可借助 NA 计算出某些微观物理量,有关计算主要有:1.已知物质的摩尔质量 M,借助于阿伏加德罗常数 NA,可以求得这种物质的分子质量 m0=A。2.已知物质的摩尔体积 VA,借助于阿伏加德罗常数 NA,可以计算出这种物质的一个分子所占据的体积 V0=AA。3.若物体是固体或液体,可把分子视为紧密排列的球形分子,可估算出分子直径 d=6AA3。4.依据求得的一个分子占据的体积 V0,可估算分子间距,此时把每个分子
3、占据的空间看作一个小立方体模型,所以分子间距 d=03,这对气体、固体、液体均适用。5.已知物体的体积 V 和摩尔体积 VA,求物体的分子数 N,则N=AA。6.已知物体的质量 m 和摩尔质量 M,求物体的分子数 N,则N=NA。【例 1】在标准状况下,有体积为 V 的水和体积为 V 的可认为是理想气体的水蒸气。已知水的密度为,阿伏加德罗常数为 NA,水的摩尔质量为 MA,在标准状况下水蒸气的摩尔体积为 VA,求:(1)说明标准状况下水分子与水蒸气分子的平均动能的大小关系;(2)它们各有多少水分子?(3)它们中相邻两个水分子之间的平均距离。解析:(1)在标准状况下温度相同,所以分子的平均动能相
4、等。(2)体积为 V 的水,质量为 M=V,分子个数为 n1=ANA=ANA,体积为 V 的水蒸气,其分子个数为 n2=ANA。(3)设水中相邻的两个水分子之间的平均距离为 d,将水分子视为球形,每个水分子的体积为1=AA,分子间距等于分子直径 d=6AA3,设水蒸气中相邻的两个水分子之间的距离为 d,将水分子占据的空间视为正方体,则 d=AA3。答案:(1)相等(2)ANA ANA(3)6AA3 AA3 迁移训练 1 一种油的密度为,摩尔质量为 M。取体积为 V 的油慢慢滴出,可滴 n 滴。将其中一滴滴在广阔水面上形成面积为 S的单分子油膜,求阿伏加德罗常数。解析:一个分子的直径 d=由题意
5、得43 2 3NA=或 d3NA=解得 NA=633 3 或 NA=333。答案:633 3 或333专题二 分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用分子力随分子间距离的变化图象与分子势能随分子间距离的变化图象非常相似,但却有着本质的区别。现比较如下:分子力曲线 分子势能曲线 图象 甲 乙 坐标轴 纵坐标表示分子力,横坐标表示分子间距离 纵坐标表示分子势能,横坐标表示分子间距离 分子力曲线 分子势能曲线 图象的意义 横轴上方的曲线表示斥力,为正值;下方的曲线表示引力,为负值。分子力为引力与斥力的合力 横轴上方的曲线表示分子势能,为正值;下方的曲线表示分子势能,为负值,且正值一定大于负值 分子距离r
6、=r0 时 分子力为零 分子势能最小,但不为零 【例 2】甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图象。由图象判断以下说法中正确的是()A.当分子间距离为 r0 时,分子力和分子势能均最小且为零B.当分子间距离 rr0 时,分子力随分子间距离的增大而增大C.当分子间距离 rr0 时,分子势能随分子间距离的增大而增加D.当分子间距离 rr0 时,分子力随分子间距离的增大先增大后减小,此时分子力做负功,分子势能增加;当分子间距离 rr0 时,分子间距离逐渐减小,分子力逐渐增大,而此过程中分子力做负功,分子势能增加,由此知选项 C、D 正确。答案:CD迁移训练 2 如图所示为
7、一分子势能随距离变化的图线,从图中分析可得到()A.r1 处为分子的平衡位置B.r2 处为分子的平衡位置C.r处,分子间的势能为最小值,分子间无相互作用力D.若 rr1,r 越小,分子间势能越大,分子间仅有斥力存在解析:当分子处于平衡位置时,分子力为零,分子势能最小,A、C错误,B 正确;若 rr1,r 越小,分子间势能越大,分子间的引力和斥力都越大,D 错误。答案:B专题三 物体的内能、分子热运动1.物体的内能与分子动能、分子势能 定义 微观 宏观 量值 分子的动能 物体的分子不停地运动着,运动着的分子所具有的能 分子永不停息地做无规则运动 与温度有关 永远不等于零 分子的势能 由组成物体的
8、分子的相对位置所决定的能 分子间存在相互作用的引力和斥力所决定的能 与物体的体积有关 可能等于零 物体的内能 物体内所有分子动能与势能的总和 分子热运动和分子间存在作用力 与分子数、温度、体积有关 永远不等于零 2.分子热运动分子热运动是永不停息无规则的,温度越高越剧烈。大量分子的运动符合统计规律。例如,温度升高,分子的平均动能增加。单个分子的运动没有规律,也没有实际意义。【例 3】下列关于分子运动和热现象的说法正确的是()A.气体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为气体分子之间存在势能B.一定量 100 的水变成 100 的水蒸气,其分子平均动能增加C.一定量气体的内能等于其所有分子热运动
9、动能和分子势能的总和D.如果气体温度升高,那么所有分子的速率都增加解析:气体分子间的距离比较大,甚至可以忽略分子间的作用力,分子势能也就不存在了,所以气体在没有容器的约束下散开是分子无规则热运动的结果,A 错。100 的水变成同温度的水蒸气,分子的平均动能不变,所以 B 错。根据内能的定义可知 C 正确。如果气体的温度升高,分子的平均动能增大,热运动的平均速率也增大,这是统计规律,但就某一个分子来讲,速率不一定增加,故 D 错。答案:C迁移训练 3 关于分子运动和热现象的说法,正确的是()A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的运动B.气体的温度升高,每个气体分子运动的速率都增加C.一定量 100 的水变成 100 的水蒸气,其分子之间的势能增加D.物体的温度越高,分子的平均动能越大解析:布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的运动,而不是分子的运动,A 正确;温度升高,分子的平均动能增大,但不是每个分子运动的速率都增大,B 错误,D 正确;一定量的 100 的水变成 100 的水蒸气时,内能增加,而分子的平均动能不变,故分子势能增加,C 正确。答案:ACD