1、专题十三 热学 课标要求热点考向1.认识分子动理论的基本观点，知道其实验依据.知道阿伏加德罗常数的意义.2.了解分子运动速率的统计分布规律.认识温度是分子平均动能的标志.理解内能的概念.3.用分子动理论和统计观点解释气体压强.4.通过调查，了解日常生活中表现统计规律的事例.5.了解固体的微观结构.会区别晶体和非晶体，列举生活中常见的晶体和非晶体.6.了解材料科学技术的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响.1.掌握分子动理论的基本内容.2.知道内能的概念，会分析分子力、分子势能随分子间距离的变化.3.学会用油膜法估测分子大小，理解间接测量微观量的原理及方法.课标要求热点考向7
2、.了解液晶的微观结构.通过实例了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用.8.通过实验，观察液体的表面张力现象，解释表面张力产生的原因，交流讨论日常生活中表面张力现象的实例.9.通过实验，了解气体实验定律，知道理想气体模型.用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律.10.知道饱和汽、未饱和汽和饱和气压.了解相对湿度.举例说明空气的相对湿度对人的生活和植物生长的影响.11.通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现过程.体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义.4.正确区分晶体、非晶体.5.理解表面张力并会解释有关现象.6.掌握气体的三个实验定律，会用三个实验定律分析气体状态变
3、化问题.(续表)课标要求热点考向12.认识热力学第一定律.理解能量守恒定律.用能量守恒观点解释自然现象.体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一.13.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律.初步了解熵是反映系统无序程度的物理量.14.认识能源和环境与人类生存的关系，知道可持续发展的重大意义.15.讨论能源开发和利用带来的问题及应该采取的对策.具有保护环境的意识.16.尝试估计一些厂矿、交通工具及急用电器的能源消耗.具有可持续发展的责任感和节约能源的意识.注意自然资源的循环利用.7.知道改变内能的两种方式，理解热力学第一定律，掌握能量守恒定律及其应用.8.知道与热现象有关的宏观
4、物理过程的方向性，了解热力学第二定律(续表)第1讲 分子动理论 内能考点 1 分子动理论1.物体是由大量分子组成的(1)分子直径大小的数量级为_m.(2)一般分子质量的数量级为_kg.(3)阿伏加德罗常数 NA：1 mol 的任何物质所含的分子数，NA_mol1.101010266.0210232.分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：相互接触的物体的分子或原子彼此进入对方的现象.温度越_，扩散越快.(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的微小颗粒的永不停息的无规则运动.布朗运动反映了_的无规则运动，颗粒越_，运动越明显；温度越高，运动越激烈.高液体分子小3.分子力引力合力减小增大
5、(1)分子间同时存在着_和斥力，实际表现的分子力是它们的_.斥力零(2)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快.(3)分子间的作用力随分子间距离 r 变化的关系如图 13-1-1 所示：当 rr0 时，表现为_；当 rr0 时，分子力为_；当 rr0 时，表现为引力；当 r10r0 时，分子力变得十分微弱，可忽略不计.图 13-1-1考点 2 物体的内能温度间距1.分子的平均动能：物体内所有分子动能的平均值._是分子平均动能的标志，物体温度升高，表明分子热运动的平均动能增大.动能体积2.分子势能：与分子_有关.分子势能的大小随分子间距离的变化曲
6、线如图 13-1-2 所示(规定分子间距离无穷远时分子势能为零).图 13-1-23.物体的内能：物体中所有分子热运动的_与_的总和.物体的内能跟物体的_、分子势能及物体的温度都有关系.摩尔数(或分子数)考点 3 用油膜法估测分子的大小将油酸滴在水面上，让油酸尽可能散开，可认为油酸在水面上形成_油膜，如果把分子看成球形，单层分子油膜的厚度就可以看成油酸分子的直径，如图 13-1-3 所示，测出油酸的体积 V 和油膜的面积 S，就单层分子可以算出分子的直径 d_.图 13-1-3VS【基础自测】()A.在同温、同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同B.2 g 氢气所含原子数目为 NAC
7、.在常温、常压下，11.2 L 氮气所含的原子数目为 NAD.17 g 氨气所含的电子数目为 10NA1.(多选)NA 代表阿伏加德罗常数，下列说法不正确的是答案：ABC解析：由于构成单质分子的原子数目不一定相同，所以同温、同压下，同体积的任何气体都具有相同的分子数，但所含原子数目不一定相同，A 错误；2 g 氢气的物质的量为2 g2 g/mol1 mol，则氢气所含原子数目为 1 mol2NA2NA，B 错误；在常温、常压下，Vm22.4 L/mol,11.2 L 氮气的物质的量不能确定，则所含原子数目不能确定，C 错误；17 g 氨气物质的量为17 g17 g/mol1 mol，其所含电子
8、的物质的量为(713)mol10 mol，即电子数目为 10NA，D 正确.答案为 A、B、C.2.(多选)下列关于布朗运动的叙述，正确的是()A.悬浮小颗粒的运动是杂乱无章的B.液体的温度越低，悬浮小颗粒的运动越缓慢.当液体的温度降到零摄氏度时，固体小颗粒的运动就会停止C.被冻结的冰块中的小炭粒不能做布朗运动，是因为在固体中不能发生布朗运动D.做布朗运动的固体颗粒越小，布朗运动越明显解析：布朗运动的特征之一就是无规则性，故 A 正确；布朗运动只能发生在液体或气体中，在固体中不能发生，并不是因为固体分子不运动，任何物质的分子都在永不停息地运动；布朗运动的剧烈程度与温度有关，当温度越低时，布朗运
9、动越不明显，但不会停止，故 B 错误，C 正确；布朗运动的明显程度受颗粒大小的影响，颗粒越小，受力越不容易平衡，运动越剧烈，故 D 正确.答案：ACDA.单个水分子的内能比冰分子的内能大B.物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大C.一定质量的 0 的水变成 0 的冰，内能一定减少D.一定质量的 0 的水变成 0 的冰，平均动能不变3.(多选)关于物体的内能，下列说法中不正确的是()解析：内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，所以研究单个分子的内能没有意义，A 错误；内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，B 错误；一定质量的 0 的水变成 0 的冰，放出热量，内能
10、减小，平均动能不变，C、D 正确.答案为 A、B.答案：AB4.(2018 年哈尔滨检测)如图 13-1-4 为两分子系统的势能 Ep与两分子间距离 r 的关系曲线.当 r 大于_时，分子间的作用力表现为引力，当 r 小于_时，分子间的作用力表现为斥力，当 r 等于_ 时，分子间的作用力为零，当 r等于_ 时，分子势能最小.图 13-1-4解析：分子间距等于 r0 时分子势能最小，即 r2r0.当 r 小于 r2 时分子力表现为斥力；当 r 大于 r2 时分子力表现为引力，r2r0 时，分子力为零，分子势能最小.答案：r2r2r2r2热点 1 利用阿伏加德罗常量进行微观量的估算热点归纳宏观量与
11、微观量的相互关系(1)微观量：分子体积 V0、分子质量 m0.(2)宏观量：物体的体积 V、摩尔体积 Vmol、物体的质量 m、摩尔质量 M、物体的密度.(3)相互关系一个分子的质量：m0MNAVmolNA.一个分子的体积：V0VmolNA MNA(注：对于气体，V0 为分子所占空间体积)；物体所含的分子数：N VVmolNA mVmolNA 或 NmMNAVMNA.考向 1 固体、液体物态下分子模型固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图 13-1-5 所示，分子间距等于小球的直径或立方图 13-1-5体的棱长，所以 d 36 V(球体模型)或 d3 V(立方体模型)
12、.【典题 1】(2017 年江苏卷)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子.资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为 3109 m 的球，已知阿伏加德罗常数为 6.01023 mol1.估算该蛋白的密度为_.(结果保留 1 位有效数字)答案：1103 kg/m3解析：摩尔体积 Vmol43r3NA，由密度 MVmol，解得 3M4r3NA，代入数据解得 1103 kg/m3.方法技巧：分子大小、分子体积、分子质量属于微观量，直接测量它们的数值非常困难，可以借助较易测量的宏观量结合摩尔体积、摩尔质量等来估算这些微观量，其中阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的
13、桥梁和纽带.考向 2 气体物态下分子模型气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间.如图 13-1-6所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为 d 的立方体，所以图 13-1-6d3 V.【典题 2】(2019 年河南郑州模拟)很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的 3 倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，氙气灯使用寿命则是普通灯的 5 倍，很多车主会选择含有氙气灯的汽车.若氙气充入灯头后的容积 V1.6 L，氙气密度6.0 kg/m3.已知氙气摩尔质量M0.131 kg/mol，
14、阿伏加_；灯头中氙气分子间的平均距离 d_.(结果保留 1 位有效数字)德罗常数NA61023 mol1.估算灯头中氙气分子的总个数N答案：4 1022个 3109 m解析：设氙气的物质的量为 n，则 nVM，氙气分子的总数NVMNA41022 个.每个氙气分子所占的空间为 V0VN，设氙气分子间平均距离为 a，则有 V0a3，即 a 3 VN 3109 m.易错点拨：固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的.分子的体积 V0VmolNA，仅适用于固体和液体，对气体不适用.【迁移拓展】已知常温常压下 CO2 气体的密度为，CO2的摩尔质量为 M，阿伏加德罗常数为 NA，则在该状态下容器内体积为
15、 V 的 CO2 气体含有的分子数为_.在 3 km 的深海中，CO2 浓缩成近似固体的硬胶体，此时若将 CO2 分子看做直径为 d 的球，则该容器内 CO2 气体全部变成硬胶体后体积约为_.答案：VNAM d3VNA6M热点 2 布朗运动与分子热运动热点归纳1.布朗运动(1)研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒；(2)运动特点：无规则、永不停息；(3)相关因素：颗粒大小、温度；(4)物理意义：说明液体或气体分子做永不停息的无规则热运动.2.扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象.产生原因：分子永不停息地做无规则运动.现象扩散现象布朗运动热运动活动主体分子微小固体颗粒分子区别分子的运动
16、，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间比分子大得多的微粒的运动，只能在液体、气体中发生分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是无规则运动；都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动3.扩散现象、布朗运动与热运动的比较【典题 3】(多选)用高倍显微镜观察墨汁液滴，追踪一个小炭粒的运动，每隔 30 s 记录炭粒的位置并连线，记录的结果如图 13-1-7 所示.则下列说法正确的是()A.图中连线说明炭粒在做机械运动B.图中连线是炭粒的运动径迹C.图中炭粒的位置变化是由于分子间斥力作用的结果图 13-1-7D.图中连线的杂乱不足以说明布朗运动与温度有关解析：图
17、中连线说明炭粒在做机械运动，A 正确；根据题意，每隔 30 s 把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线；故布朗运动图象是每隔 30 s 固体微粒的位置，而不是运动轨迹，只是按时间间隔依次记录位置的连线，故 B 错误；炭粒的位置变化是由于液体分子的无规则碰撞的不平衡性引起的，C 错误；图中连线的杂乱不足以说明布朗运动与温度有关，D 正确.答案：AD【迁移拓展】下列关于布朗运动和扩散现象的说法中，正确的是()A.布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，运动的剧烈程度受温度的影响B.布朗运动和扩散现象都是分子的无规则运动C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显D.布朗运动和扩散现象
18、都能在固体、液体和气体中发生解析：布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，运动的剧烈程度受温度的影响，温度越高，运动越剧烈，故 A 正确；布朗运动是固体小颗粒的运动，不是分子的无规则运动，故 B 错误；布朗运动和扩散现象都与温度有关，温度越高越明显，故 C 正确；布朗运动只能在气体和液体中发生，不能在固体中发生，故 D 错误.答案：AC分子力F 分子势能Ep 图象热点 3 分子间的作用力与分子势能热点归纳 分子力 F分子势能 Ep随分子间距离的变化情况rr0 F随r增大而减小，表现为斥力 r增大，F做正功，Ep减小 rr0 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 rr0 F引F
19、斥，F0 Ep最小，但不为零 r10r0 引力和斥力都很微弱，F0 Ep0(续表)考向 1 分子力【典题 4】(多选)分子间同时存在相互作用的引力和斥力，分子力则是它们的合力(即表现出来的力).关于分子间的引力、斥力说法正确的是()A.分子间的引力总是随分子间距的增大而减小B.分子间的斥力总是随分子间距的增大而减小C.分子力(合力)总是随分子间距的增大而减小D.分子间同时存在相互作用的引力和斥力，所以分子力不可能为零解析：分子间的引力总是随分子间距的增大而减小，A 正确；分子间的斥力总是随分子间距的增大而减小，B 正确；当分子间距大于 r0 时，分子斥力和引力的合力随着分子间距的增大先增大后减
20、小，C 错误.分子间同时存在相互作用的引力和斥力，当 rr0 时，引力和斥力相等，此时分子力表现为零，D 错误.答案：AB易错点拨：根据分子力随距离变化的图象看分子力的大小时，要注意分子力的正负只表示方向不表示大小.考向 2 分子势能【典题 5】(2019 年江苏卷)由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的.在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为_(填“引力”或“斥力”).分子势能 Ep 和分子间距离 r 的关系图象如图 13-1-8 所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子 Ep 的是图中_(填“A”“B”或“C”)的位置.图 13-1-8解析：由于在小水滴表面层中，水分子间的距
21、离大于 r0，所以水分子之间的相互作用总体上表现为引力，由于当分子间距离为 r0 时，分子间作用力为 0，分子势能最小即图中的 B 点，由于表面层中分子间距大于 r0，所以能总体反映小水滴表面层中水分子势能的是 C 位置.答案：引力C考向 3 分子力做功与分子势能【典题 6】(多选)两分子间的斥力和引力的合力 F 与分子间距离 r 的关系如图 13-1-9 中曲线所示，曲线与 r轴交点的横坐标为 r0.相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是()图 13-1-9A.在 rr0 阶段，F 做正功，分子动能增加，势能减小B.在 rr0
22、阶段，F 表现为引力，当 r 减小时 F 做正功，分子势能减小，分子动能增加，故 A 正确；在 rr0 阶段，F 表现为斥力，当 r 减小时 F 做负功，分子势能增加，分子动能减小，故 B 错误；由 Ep-r 图象可知，在 rr0 时，分子势能最小，但不为零，动能最大，故 C 正确，D 错误.答案：AC方法技巧：(1)分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，靠近平衡位置，分子势能减小，反之增大.(2)判断分子势能的变化有两种方法：看分子力的做功情况.直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别.项目内能机械能定义物体中所有分子热运动的动能
23、与分子势能的总和物体的动能、重力势能和弹性势能的统称决定因素与物体的温度、体积、物态和分子数有关跟宏观运动状态、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热点 4 物体的内能热点归纳1.物体的内能与机械能的比较：项目内能机械能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运动形式热运动机械运动联系在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒(续表)项目内能热量区别是状态量，状态确定则系统的内能随之确定.一个物体在不同的状态下有不同的内能是过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量联系在只有热传递改变物体内能的情况下，物体内能的改变量在数值
24、上等于物体吸收或放出的热量2.内能和热量的比较：【典题 7】关于物体的内能，下列说法正确的是()A.相同质量的两种物质，升高相同的温度，内能的增量一定相同B.物体的内能改变时温度不一定改变C.内能与物体的温度有关，所以 0 的物体内能为零D.分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能解析：相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量相同；相同质量的不同种物质，升高相同的温度，吸收的热量不同，故 A 错误；物体内能改变时温度不一定改变，比如零摄氏度的冰熔化为零摄氏度的水，内能增加，B 正确；分子永不停息地做无规则运动，任何物体内能不可能为零，故 C 错误；内能是分子热运动动能和分子势能之和，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子数和温度相同的物体不一定有相同的内能，故 D 正确.答案：BD
