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[K12学习]2019年高考物理一轮复习 第十四章 热学 第1讲 分子动理论 内能学案

K12 学习教育资源 第 1 讲 分子动理论 内能 板块一 主干梳理·夯实基础 【知识点 1】 分子动理论 Ⅰ 1.物体是由大量分子组成的 (1)分子的大小 ①分子直径:数量级是 10-10 m; ②分子质量:数量级是 10-26 kg; ③测量方法:油膜法。 (2)阿伏加德罗常数 1 mol 任何物质所含有的粒子数,NA=6.02×1023mol-1。 2.分子做永不停息的无规则运动 (1)扩散现象 ①定义:不同物质能够彼此进入对方的现象。 ②实质:不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的无规则运动产生的。 (2)布朗运动 ①定义:悬浮在液体中的微粒的永不停息的无规则运动。 ②成因:液体分子无规则运动,对固体微粒撞击作用不平衡造成的。 ③特点:永不停息,无规则;微粒越小,温度越高,布朗运动越显著。 ④结论:反映了液体分子的无规则运动。 (3)热运动 ①定义:分子永不停息的无规则运动。 ②特点:温度越高,分子无规则运动越激烈。 3.分子间的相互作用力 (1)引力和斥力同时存在,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,斥力比引力变化更快。 (2)分子力随分子间距离的变化图象如图所示。 (3)分子力的特点 ①r=r0 时(r0 的数量级为 10-10 m),F 引=F 斥,分子力 F=0; ②r<r0 时,F 引<F 斥,分子力 F 表现为斥力; ③r>r0 时,F 引>F 斥,分子力 F 表现为引力; ④r>10r0 时,F 引、F 斥迅速减为零,分子力 F=0。 【知识点 2】 温度是分子平均动能的标志、内能 Ⅰ 1.温度 一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。 2.两种温标 K12 学习教育资源 K12 学习教育资源 摄氏温标和热力学温标。 关系:T=t+273.15 K。 3.分子的动能 (1)分子动能是分子热运动所具有的动能; (2)平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志; (3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。 4.分子的势能 (1)定义:由于分子间存在着引力和斥力,所以分子具有由它们的相对位置决定的能。 (2)分子势能的决定因素 微观上——决定于分子间距离; 宏观上——决定于物体的体积。 5.物体的内能 (1)物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫物体的内能,内能是状态量。 (2)对于给定的物体,其内能大小与物体的温度和体积有关。 (3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。 (4)决定内能的因素 微观上:分子动能、分子势能、分子个数。 宏观上:温度、体积、物质的量(摩尔数)。 (5)改变物体的内能有两种方式 做功:当做功使物体的内能发生改变时,外界对物体做了多少功,物体内能就增加多少;物体对外界做了多少 功,物体内能就减少多少。 热传递:当热传递使物体的内能发生改变时,物体吸收了多少热量,物体内能就增加多少;物体放出了多少热 量,物体内能就减少多少。 【知识点 3】 实验:用油膜法估测分子的大小 实验目的 1.了解本实验的实验原理及所需要的器材,了解实验的注意事项; 2.会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的面积; 3.会计算分子的大小,正确处理实验数据。 实验原理 如图所示,测出一滴油酸酒精溶液在水面上形成的单分子油膜面积,将油酸分子看作球形,用 d=VS计算出油 膜的厚度,其中 V 为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,S 为油膜面积,这个厚度 d 就是油酸分子的直径。 实验器材 清水、酒精、油酸、量筒、浅盘(边长约 30~40 cm)、注射器(或滴管)、玻璃板(或有机玻璃板)、彩笔、痱子 粉(石膏粉)、坐标纸、容量瓶(500 mL)。 K12 学习教育资源 K12 学习教育资源 实验步骤 1.用稀酒精溶液及清水清洗浅盘,充分洗去油污、粉尘,以免给实验带来误差。 2.配制油酸酒精溶液,取油酸 1 mL,注入 500 mL 的容量瓶中,然后向容量瓶内注入酒精,直到液面达到 500 mL 刻线为止,摇动容量瓶,使油酸充分在酒精中溶解,这样就得到了 500 mL 含 1 mL 纯油酸的油酸酒精溶液。 3.用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,并记下量筒内增加一定体积 VN 时的滴数 N。 4.根据 V0=VNN算出每滴油酸酒精溶液的体积 V0。 5.向浅盘里倒入约 2 cm 深的水,并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。 6.用注射器或滴管在水面上滴一滴油酸酒精溶液。 7.待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板(或有机玻璃板)放在浅盘上,并用彩笔在玻璃板上描画出油酸薄膜的形 状。 8.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积 S(求面积时以坐标纸上边长为 1 cm 的正 方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个)。 9.根据油酸酒精溶液的配制比例,算出一滴溶液中纯油酸的体积 V,并代入公式 d=VS算出油酸薄膜的厚度 d。 10.重复以上实验步骤,多测几次油酸薄膜的厚度,求平均值,即为油酸分子的直径大小。 注意事项 1.油酸酒精溶液配制后不要长时间放置,以免改变浓度,产生误差; 2.注射器针头高出水面的高度应在 1 cm 之内,当针头靠水面很近(油酸酒精溶液未滴下之前)时,会发现针头 下方的粉层已被排开,这是由于针头中酒精挥发所致,不影响实验效果; 3.实验之前要训练好滴法; 4.待测油酸面扩散后又收缩,要在稳定后再画轮廓,扩散后又收缩有两个原因:一是水面受油酸液滴冲击凹陷 后又恢复,二是酒精挥发后液面收缩; 5.当重做实验时,水从浅盘的一侧边缘倒出,在这侧边缘会残留油酸,可用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦去, 再用清水冲洗,这样可保持浅盘的清洁; 6.从浅盘的中央加痱子粉,使粉自动扩散至均匀,这是由于以下两种因素所致:第一,加粉后水的表面张力系 数变小,水将粉粒拉开;第二,粉粒之间的排斥。这样做比粉撒在水面上的实验效果好; 7.本