新步步高高二物理人教版选修3-3课件：第七章 分子动理论 章末总结 课件

三、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用
图2
三、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用
2．分子势能曲线 分子势能随分子间距离变化的关系曲线如图乙所示，纵轴表 示分子势能Ep；图象横轴上方的势能一定大于横轴下方的势 能，即分子势能有正负，但正负反映其大小，正值一定大于 负值；横轴表示分子间距离r，其中r0为分子间的平衡距离，
第七章
分子动理论
章末总结
网络构建区
油膜法测定分子直径d＝
分子的大小 物体是由大量
分子组成的
直径：10－10 m
数量级 质量：一般为10－26 kg
NA＝6.02×1023 mol－1
阿伏加德罗常数 NA＝
分 子 分子动理论 的基本观点 分子永不停息地 做无规则运动 运动特点
M V ＝ m0 V0
二、对用油膜法估测分子的大小的理解
解析 (2)每滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为：
1 1 1 1 3 3 V＝ × cm ＝ cm ＝ ×10－6 m3 300 50 15 000 15 000
1 － × 10 6 V 15 000 油酸分子的直径：d＝ ＝ m≈5× 10－10 m. S 0.13
V M (2)固体、液体中每个分子的体积：V0＝ ＝ . NA ρNA M 气体中只能求每个分子所占的空间：V0＝ . ρNA
一、阿伏加德罗常数的相关计算
m (3)质量为 m 的物体所含分子数：N＝ NA. M V′ 体积为 V′的物体所含分子数：N＝ NA. V
一、阿伏加德罗常数的相关计算
【例1】 已知金刚石的密度为ρ＝3.5×103 kg/m3，现有体积
物体的内能
相互作用力
分子动理论 的基本观点
热平衡的特点：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度
分
子 动 理 论
温度和温标
热力学温度与摄氏温度的关系：T＝t＋273.15 K 分子平均动能：由温度决定
物体的内能
分子势能：由分子间相对位置决定 所有分子的热运动动能和分子势能的总和 物体内能 决定因素：温度、体积、物质的量
为4.0×10－8 m3的一小块金刚石，它有多少个碳原子？假如金
刚石中的碳原子是紧密地挨在一起的，试估算碳原子的直 径．(保留两位有效数字)
一、阿伏加德罗常数的相关计算
解析 先求金刚石的质量：
m＝ρV＝3.5×103×4.0×10－8 kg＝1.4×10－4 kg 这块金刚石的摩尔数：
1.4×10 4 kg m －2 n＝ ＝ ≈ 1.17 × 10 mol M 12×10－3 kg/mol
四、分子热运动和物体的内能
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，选项A错.100 ℃的水变成同温度的水蒸 气，分子的平均动能不变，所以选项B错误．根据内能的定义可 知选项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，但就每一个分子来讲， 速率不一定增加，故选项D错误． 答案 C
蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，A正确，B错误．当 从100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气的过程中，分子距离变大，要 克服分子引力做功，因而分子势能增加，所以1 g 100 ℃的水的
内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能，C错误，D正确．
答案 AD
1
2
2．(阿伏加德罗常数的相关计算)已知空气的摩尔质量为29×10－3
四、分子热运动和物体的内能
【例4】 下列关于分子热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
间存在势能的缘故
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的动能和分子势能
的总和
D．如果气体温度升高，那么每一个分子热运动的速率都增加
答案
5×10－10
三、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．曲线 分子间作用力与分子间距离的关系曲线如图2甲所示，纵轴表 示分子力F；图象横轴上方的曲线表示斥力，下方的曲线表示 引力，即斥力为正，引力为负，也就是正负表示力的方向；横 轴表示分子间距离r，其中r0为分子间的平衡距离，此时引力与 斥力大小相等．
2．物体的内能是指组成物体的所有分子热运动的动能与分子 势能的总和．
(1)由于温度越高，分子平均动能越大，所以物体的内能与温度
有关．
(2)由于分子势能与分子间距离有关，而分子间距离与物体体积
有关，因此物体的内能与物体的体积有关． (3)由于物体所含物质的量不同，分子数目不同，分子势能与分 子动能的总和不同，所以物体的内能与物质的量也有关系． 总之，物体的内能与物体的温度、体积和物质的量都有关系．
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
(
)
图3
三、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用
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r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大
C．当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大
D．当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和
分子势能都逐渐增大
三、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用
解析 由题图可知，当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均
达到最小，但此时分子力为零，而分子势能不为零，是一负值；
当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而先增大后减
小，此时分子力做负功，分子势能增大；当分子间距离r<r0时，
随着分子间距离逐渐减小，分子力逐渐增大，而此过程中分子力
此时分子势能最小．
三、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用
3．曲线的比较
图甲中分子间距离r＝r0处，对应的是分子力为零，而在图
乙中分子间距离r＝r0处，对应的是分子势能最小，但不为 零．若取r>10r0处，分子力为零，则该处分子势能为零．
三、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用
【例3】 图3甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势
专题整合区
一、阿伏加德罗常数的相关计算
二、对用油膜法估测分子的大小的理解 三、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用 四、分子热运动和物体的内能
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．若
物质的摩尔质量记为M，摩尔体积记为V，则有：
M (1)一个分子的质量 m0＝ . NA
答案 7.0×1021个 2.2×10－10 m
二、对用油膜法估测分子的大小的理解
用油膜法估测分子的大小的实验原理是：油酸 是一种脂肪酸，它的分子的一部分和水分子的 亲和力很强．当把一滴酒精稀释过的油酸溶液
滴在水面上时，酒精溶于水或挥发，在水面上
图1
形成一层油酸薄膜，薄膜可认为是单分子层膜，如图1所示．
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积， 根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．
二、对用油膜法估测分子的大小的理解
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量 筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出 一滴油酸酒精溶液的体积． ⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在 玻璃板上．
做负功，分子势能增大，由此知选项C、D正确． 答案 CD
四、分子热运动和物体的内能
1．分子热运动：分子热运动是永不停息且无规则的，温度越高 分子热运动越剧烈．大量分子的运动符合统计规律．扩散现象能 直接说明分子在做无规则热运动，而布朗运动能间接说明分子在 做无规则热运动．
四、分子热运动和物体的内能
二、对用油膜法估测分子的大小的理解
将水面上形成的油膜形状画到坐标纸上，可以计算出油膜的
面积，根据纯油酸的体积V和油膜的面积S，可以计算出油膜 的厚度d＝
V ，即油酸分子的直径． S
二、对用油膜法估测分子的大小的理解
【例2】在“用油膜法估测分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将 适量的痱子粉均匀地撒在水面上． ②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜 形状稳定．
自我检测区
1 2
1
2
1．(物体的内能)1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较，
下述说法中正确的是( )
A．分子的平均动能与分子的总动能都相同
B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同
C．内能相同
D．1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能
1
解析
2
在相同的温度下，分子的平均动能相同，又1 g水与1 g水
kg/mol，则空气中气体分子的平均质量是多大？ 解析 答案 空气中气体分子的平均质量为m0＝M/NA≈4.8×10－26 kg. 4.8×10－26 kg
－
这块金刚石所含的碳原子数： N＝nNA＝1.17×10－2×6.02×1023≈7.0×1021(个)
一、阿伏加德罗常数的相关计算
一个碳原子的体积：
－8 V 4.0×10 －30 3 3 V0＝ ＝ m ≈ 5.7 × 10 m N 7.0×1021
π 3 把金刚石中的碳原子看成球体，则由公式V0＝ d 可得碳原子直径： 6 3 6×5.7×10－30 3 6V 0 d＝ ＝ m≈2.2×10－10 m π 3.14
实验依据：扩散现象、布朗运动 永不停息且无规则 温度越高，运动越剧烈
动
理 论
引力和斥力同时存在，分子力指引力和斥力的合力