复习选修热学第讲分子动理论能量守恒与热力学定律.ppt

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1、第1讲 分子动理论 热力学定律,物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 一般分子直径的数量级：_m 估测的方法：_法 (2)一般分子质量的数量级：1026 kg (3)阿伏加德罗常数 (1)1 mol的任何物质中含有相同的粒子数，用符号NA表示，NA_mol1.,分子动理论的基本观点和实验依据 阿伏加德罗常数 (考纲要求),1,1010,油膜,6.021023,(4)分子模型,(1)扩散现象：相互接触的物体互相进入对方的现象温度越高，扩散越快 (2)布朗运动的特点：永不停息、无规则运动；颗粒越_，运动越剧烈；温度越_，运动越剧烈；运动轨迹不确定,小,高,2.分子永不停息地做无规则热运动,(3

2、)布朗运动和热运动的比较,分子间存在着相互作用力 (1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力 (2)分子力是分子间引力和斥力的合力 (3)r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离，其数量级为 1010 m. (4)如图111所示，分子间的引力和斥力 都随分子间距离的增大而减小，随分子间距 离的减小而增大，但总是斥力变化得较快 rr0时，F引F斥，分子力F0； rr0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F斥和F引减小得 更快，分子力F表现为引力； r10r0(109 m)时，F引、F斥迅速减弱，几乎为零，分子力F0.,图111,3.,分子动能、势能和内能,温度是分子平均动能的标志、内能 (考纲要求

3、),温度是分子平均动能的标志 温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义 任何物体都有内能 体积增大分子势能不一定增大（如水变成冰）,热力学第一定律 (1)内容：一个热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：UQW (3)符号规定,热力学第一、二定律 (考纲要求) 能量守恒定律 (考纲要求),1,热力学第二定律 (1)表述一：热量不能自发地从低温物体传到高温物体 (2)表述二：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,2.,1对理想气体的三种特殊情况 (1)若过程是绝热的，则Q0，WU. (2)若过程等容的，即W0，QU. (3)

4、若过程等温的，即U0，则WQ0或WQ. 2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 (1)“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,(2)“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 3热力学过程方向性实例,下列关于布朗运动的说法，正确的是 ( ) A布朗运动是液体分子的无规则运动 B布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的无规则运动 C布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互 作用力 D观察布朗运动会看到，悬浮的颗粒越小，温度越高， 布朗运动越剧烈,1,BCD,

5、对热力学第二定律，下列理解正确的是 ( ) A自然界进行的一切宏观过程都是可逆的 B自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性， 是不可逆的 C热量不可能由低温物体传递到高温物体 D第二类永动机违背了能量守恒定律，因此不可能制成,2,B,一定量气体，吸热200 J，内能减少20 J，下列说法中正确的是 ( ) A气体对外做功180 J B气体对外做功220 J C外界对气体做功180 J D外界对气体做功220 J,3,B,下列关于分子热运动的说法中正确的是 ( ) A布朗运动就是液体分子的热运动 B气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子 之间存在斥力 C对于一定量的理想气体，如

6、果压强不变，体积增大，那么 它的内能一定增大 D如果气体温度升高，分子平均动能会增加，但并不是所有 分子的速率都增大,4,CD,设某种物质的摩尔质量为，分子间平均距离为d，已知阿伏加德罗常数为NA，则该物质的密度可表示为 ( ) 答案 AB,5,如图112所示，用F表示两分子间的作用力，Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中 ( ) AF不断增大，Ep不断减小 BF先增大后减小，Ep不断减小 CF不断增大，Ep先增大后减小 DF、Ep都是先增大后减小,6,图112,B,实验：用油膜法估测分子的大小,注意事项 1实验前应检查方盘是否干净 2方盘中的水应保持稳定状

7、态，最好静置一段时间，痱 子粉均匀撒在水面上 3向水面滴油酸酒精溶液时，针尖应竖直、靠近水面， 如果离水面太高，可能无法形成油膜最好在1 cm左右 4计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算，不足 半个的舍去，多于半个的算1个,用油膜法估测分子大小的实验步骤如下： 向体积为V1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为V2； 用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V0； 先往边长为3040 cm的浅盘里倒入2 cm深的水； 用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状； 将画有油酸薄膜轮廓形状的玻

8、璃板，放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上； 计算出轮廓范围内正方形的总数为N，其中不足半个格的两个格算一格，多于半个格的算一格,7,上述实验步骤中有遗漏和错误，遗漏的步骤是_；错误的步骤是_(指明步骤，并改正)，油酸分子直径的表达式d_. 解析 本题考查的是用油膜法测分子直径，意在考查学生对单分子油膜的理解和粗略估算能力本实验中为了使油膜不分裂成几块，需在水面上均匀撒上痱子粉；由于本实验只是一种估算，在数油膜所覆盖的坐标格数时，大于半个格的算一个格，少于半个格的舍去；油酸溶液在水面上充分扩散后形成一层单分子油膜，油膜厚度可看成分子直,一气泡从湖底上升到湖面，已知气泡内气体的密度为 1.2

9、9 kg/m3，平均摩尔质量为0.029 kg/mol.阿伏加德罗常数NA6.021023 mol1，取气体分子的平均直径为 21010 m若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值(结果保留一位有效数字) 解析 题目考查利用阿伏加德罗常数进行估算 设气体体积为V1，液体体积为V2，由此可知，,考点一 微观量的估算,【典例1】,答案 见解析,在求解与阿伏加德罗常数有关的计算问题时， 总体思路是, , ,已知铜的摩尔质量为M(kg/mol)，铜的密度为(kg/m3)，阿伏加德罗常数为NA(mol1)下列判断错误的是 ( ),【变式1】,答案 B,如图113所示，甲分子固定在

10、坐标 原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙 分子的作用力与两分子间距离的关系如 图中曲线所示，F0为斥力，F0为引 力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置 现把乙分子从a处由静止释放，则 ( ) A乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少 D乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加,考点二 分子间作用力、分子势能、分子力做功,【典例2】,图113,解析 由题意可知，乙分子由a到c的过程中，两分子间表现为引力，分子力做正功，动能一直增大，分子势能一直减少，到c点时加速度为零，速度达

11、最大，因此，A错误，B、C正确；b到c分子间表现为引力，分子力做正功，分子势能减少，c到d分子间表现为斥力，斥力做负功，分子势能增加，因此，D错误 答案 BC,(2011广东广州)某一密闭容器中密封着一定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引力关于实际气体的下列说法中正确的是 ( ) A在完全失重的情况下，密封容器内的气体对器壁的顶部 没有作用力 B若气体膨胀对外界做功，则分子势能一定增大 C若气体被压缩，外界对气体做功，则气体内能一定增加 D若气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，则气 体分子的动能一定不变,【变式2】,解析 在完全失重的情况下，密封容器内的气体仍然有压强，气

12、体对器壁的顶部有作用力，所以A错误；体积膨胀，分子间距离增大，分子力做负功，气体的分子势能增加，B正确；外界对气体做功，但气体有可能向外界放热，所以内能的变化情况不能确定，C错误；气体从外界吸收的热量等于膨胀对外界做的功，所以内能不变，但分子势能增大了，所以分子动能一定减小，即D错误 答案 B,考点三 热力学定律及能量守恒定律的理解及应用,【典例3】,一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态 的过程中，吸收热量280 J，并对外做功120 J，试问： (1)这些气体的内能发生了怎样的变化？ (2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了240 J热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是

13、外界对气体做功？做功多少？,解析 (1)由热力学第一定律可得 UWQ120 J280 J160 J 气体的内能增加了160 J. (2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从状态回到状态的过程中内能的变化应等于从状态到状态的过程中内能的变化，则从状态到状态的内能应减少160 J 即U160 J，又Q240 J，根据热力学第一定律得：UWQ， 所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界对气体做功80 J. 答案 (1)增加了160 J (2)外界对气体做功 80 J,热力学第一定律反映功、热量与内能改变量 之间的定量关系,UWQ，使用时注意符号法则(简记为：外界对系统取正，系统对外取负)

14、对理想气体，U仅由温度决定，W仅由体积决定，绝热情况下，Q0.,(2011江苏四市联考)一定质量的理想气体(分子力不计)，体积由V膨胀到V.如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为U1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为U2，则 ( ) AW1W2，Q1U2 BW1W2，Q1Q2，U1U2 CW1U2 DW1W2，Q1Q2，U1U2,【变式3】,答案 B,在“用油膜法估测分子的大小”的实验中， 所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液 中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述 溶液为75滴把1滴该溶液滴入

15、盛水的浅盘 里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上， 用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廊，再把 玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图 114所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm.则 (1)油酸薄膜的面积是_cm2. (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_mL. (取一位有效数字),考点四 油膜法估测分子大小,【典例4】,图114,(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约_m (取一位有效数字) 解析 (1)运用数格法，多于半个的 算一个，小于半个的舍去，有效面 积共有115格油膜的面积：S 1151 cm2115 cm2. 答案 (1)1153 (2)8106 (3)71010,“用油膜法估

16、测分子的大小”实验的简要步骤如下 A将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓 内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)， 再根据方格的边长求出油酸膜的面积S. B将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状 稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状 描画在玻璃板上 C用浅盘装入约2 cm深的水 E根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的 体积V.,【变式4】,上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的，请指出： (1)_ (2)_ 上述实验步骤的合理顺序是_ 某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是_ A错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进 行计算 B计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格 处理 C计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数 D水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开,答案 (1)C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或石膏粉 (2)实验时，还需要：F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时液滴的数目实验步骤的合理顺序是CFBAED . 正确的说法是ACD.,