年高考物理二轮复习 专题 分子动理论 气体及热力学定律讲学案.docVIP

专题12 分子动理论 气体及热力学定律 本专题主要解决的是分子动理论和热力学定律，并从宏观和微观角度理解固、液、气三态的性质。新课程标准对本部分内容要求较低，《考试说明》明确提出“在选考中不出现难题”，高考命题的形式基本上都是小题的拼盘。 高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：①分子大小的估算；②分子动理论内容的理解；③物态变化中的能量问题；④气体实验定律的理解和简单计算；⑤固、液、气三态的微观解释和理解；⑥热力学定律的理解和简单计算；⑦油膜法测分子直径等内容。 预测201年高考会涉及在以下方面：利用阿伏伽德罗常数进行微观量估算和涉及分子动理论内容的判断性问题，以选择填空题形式命题；气体压强为背景的微观解释问题，以简答形式命题；以理想气体为研究对象考查气体性质和热力学定律的问题，以计算题的形式命题。 一、固体、液体、气体微观量的估算 1．固体、液体微观量的估算 (1)分子数、分子质量的计算 分子数N＝nNA＝NA＝NA 分子质量m′＝，其中M0为摩尔质量，V0为摩尔体积，NA为阿伏加德罗常数． (2)分子体积(分子所占空间)的估算方法 每个分子的体积V′＝＝，其中ρ为固体(或液体)的密度． (3)分子直径的估算方法 如果把固体分子、液体分子看成球体，则分子直径d＝＝； 如果把固体、液体分子看成立方体，则d＝＝.利用油酸在水面上形成的单层分子膜，可得油酸分子的直径d＝，其中V、S分别为油酸的体积和油膜的面积． 2．气体分子微观量的估算 (1)物质的量n＝，V为气体在标准状况下的体积，其单位为L. (2)分子间距的估算方法：倘若气体分子均匀分布，每个分子占据一定的空间，假设为立方体，分子位于每个立方体的中心，则每个小立方体的边长就是分子间距；假设气体分子占有的体积为球体，分子位于球体的球心，则分子间距等于每个球体的直径． 特别提醒：(1)分子直径的数量级为10－10 m，因此求出的数据只在数量级上有意义． (2)阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，是联系微观世界和宏观世界的桥梁． 二、分子力做功及物体的内能 1．分子力的特点 分子间作用力(指引力和斥力的合力)随分子间距离变化而变化的规律是： (1)rr0时表现为斥力； (2)r＝r0时分子力为零； (3)rr0时表现为引力； (4)r10r0以后，分子力变得 十分微弱，可以忽略不计，如图11－1. 图11－1 2．分子力做功的特点及势能的变化 分子力做正功时分子势能减小;分子力做负功时分子势能增大.(所有势能都有同样结论:重力做正功重力势能减小、电场力做正功电势能减小.) 图11－2 由上面的分子力曲线可以得出如果以分子间距离为无穷远时分子势能为零，则分子势能随分子间距离而变化的图象如图11－2.可见分子势能与物体的体积有关，体积变化，分子势能也变化． 3．物体的内能及内能变化 项目 内容 备注 内 能 分子 动能 分子动能各不相等 分子总动能由分子个数和温度决定 温度是分子 平均动能的标志 分子 势能 r＝r0时,Ep最小 总Ep与分子个数、分子种类、物体体积有关 分子力做正功,Ep减小 分子力做负功,Ep增大 分子力做功时,Ek和Ep相互转化,但二者之和不变 内能的改变 做功 没有热传递时,W＝ΔU 做功和热传递在改变物体内能上是等效的 实质:其他形式的能与内能的相互转化 热传递 没有做功时,Q＝ΔU 实质:内能在物体间的转移 三种方式:传导、对流、辐射 特别提醒：内能与机械能不同．前者由物体内分子运动和分子间作用决定，与物体的温度和体积有关，具体值难确定，但永不为零；后者由物体的速度、物体间相互作用、物体质量决定，可以为零；内能和机械能在一定条件下可以相互转化． 三、气体性质的比较 项目 内容 备注 气体分子运动的特点 分子间距很大,作用力很弱 对理想气体, 温度T∝Ek, 内能U∝T 分子间碰撞频繁,分子运动混乱 向各个方向 运动的分子数相等 分子速率分布呈 “中间多,两头少” 项目 内容 备注 气体的 状态 参量 温度 ①T＝t＋273 K ②T与t间隔相等,起点不同 用于解释气体定律 压强 产生原因:大量分子频繁碰撞器壁 微观决定因素:分子平均动能、分子密集程度 四、分子动理论 1．分子动理论的内容： (1)物体是由大量分子组成的：分子直径的数量级为10－10 m．分子的大小可用油膜法估测：将油酸分子看成一个个紧挨在一起的单分子层，若用V表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的油膜面积，