2025秋高考物理复习专题十三热学第1讲分子动理论、内能课件（48页PPT）

(共48张PPT)
第1讲　分子动理论、内能
核心素养 重要考点
物理观念 （1）理解布朗运动、内能、分子力、晶体、表面张力、分子势能等概念；（2）理解气体实验定律、理想气体状态方程和热力学定律等物理规律 1.分子动理论、内能
2.晶体和非晶体的特点、液体的表面张力
3.气体实验定律和理想气体状态方程
4.热力学定律和能量守恒定律
5.用油膜法估测分子的大小
科学思维 （1）分别构建两种物理模型进行估算；（2）掌握“油膜法”“放大法”“图像法”“概率统计的方法”“控制变量法”；（3）气体实验定律、理想气体状态方程、热力学定律的应用
科学探究 （1）探究用油膜法估测分子的大小；（2）探究气体等温、等压、等容变化的规律
科学态度
与责任 能量守恒定律、热机等在生产、生活中的应用，思考能源开发和环境保护等人类面临的问题
一、分子动理论
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　　　　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的任何物质都含有相同的粒子数即阿伏加德罗常数，NA=　　　　　　mol-1.
10-10
6.02×1023
2.分子热运动.
一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动.
（1）扩散现象：相互接触的不同物质彼此进入对方的现象.温度　　　　，扩散越快，可在固体、液体、气体中进行.
（2）布朗运动：悬浮在液体（或气体）中的微粒的无规则运动，微粒　　　　，温度　　　　，布朗运动越显著.
3.分子力.
分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而　　　　，随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快.
越高
越小
越高
减小
二、温度
1.意义.
宏观上表示物体的冷热程度（微观上标志物体的分子平均动能的大小）.
2.两种温标.
（1）摄氏温标和热力学温标的关系：T= 　　 　　.
（2）绝对零度（0 K）：是低温极限，只能接近不能达到，所以热力学温度无负值.
t+273.15 K
三、内能
1.分子动能.
（1）意义：分子动能是　　　　　　所具有的动能.
（2）分子平均动能.
所有分子动能的平均值.　　　　是分子平均动能的标志.
2.分子势能.
由分子间　　　　决定的能，在宏观上分子势能与物体　　　　有关，在微观上与分子间的　　　　有关.
分子热运动
温度
相对位置
体积
距离
3.物体的内能.
（1）内能：物体中所有分子热运动的　　　　与　　　　的总和.
（2）决定因素：　　　　、　　　　和物质的量.
（1）布朗运动是液体分子无规则运动的反映.
（2）分子力是短程力，在大于10-9 m时，分子力很弱，可以忽略不计.
（3）当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大.
（4）阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的“桥梁”.
动能
　分子势能　
　温度
　体积
1.［布朗运动的理解］（多选）关于布朗运动，下列说法正确的是 （　　）
A.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动
B.液体温度越高，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈
C.在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸，都会发生布朗运动
D.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子永不停息地做无规则运动
AB
2.［分子力］（多选）下列关于分子间相互作用力的说法正确的是 （　　）
A.当分子间的距离r=r0时，分子力为零，
说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力
B.分子力随分子间距离的变化而变化，当r>r0时，
随着距离的增大，分子间的引力和斥力都增大，
但引力比斥力增大得快，故分子力表现为引力
C.当分子间的距离rD.当分子间的距离大于r=10-9 m时，分子间的作用力可以忽略不计
CD　
【解析】分子间的引力和斥力同时存在，当分子间的距离r=r0时，引力等于斥力，分子力为零，故A错误；分子力随分子间距离的变化而变化，当r>r0时，分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得更快，分子力表现为引力，故B错误；当分子间的距离r3.［内能］对内能的理解，下列说法正确的是 （　　）
A.系统的内能是由系统的状态决定的
B.温度高的系统比温度低的系统的内能大
C.不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能
D.做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能
A
4.［分子动理论］根据分子动理论，下列说法正确的是 （　　）
A.一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
B.显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，就是分子的运动
C.分子间的相互作用力一定随分子间的距离增大而减小
D.分子势能随着分子间的距离增大，可能先减小后增大
D
考点1　分子直径、质量、数目等微观量的估算　［基础考点］
1.微观量
分子体积V0，分子直径d，分子质量m0.
2.宏观量
物体的体积V，摩尔体积Vm，物体的质量m，摩尔质量M，物体的密度ρ.
1.科学家已创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统，使太阳能取代石油成为可能.假设该“人造树叶”工作一段时间后，能将10-6 g的水分解为氢气和氧气.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3，摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1.试求（结果均保留1位有效数字）：
（1）被分解的水中含有水分子的总数N；
（2）一个水分子的体积V.
BC
考点2　布朗运动的理解　［基础考点］
1.布朗运动与扩散现象的异同点
异同点 扩散现象 布朗运动
不同点 ①扩散现象是两种不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象
②扩散快慢除和温度有关外，还受到多种因素的限制 ①布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动，而不是液体或气体分子的运动
②布朗运动的激烈程度与液体（或气体）分子撞击的不平衡性有关
相同点 ①产生的根本原因相同，都是分子永不停息地做无规则运动的反映
②它们都随温度的升高而表现得更激烈
2.布朗运动与热运动的关系
关系 布朗运动 热运动
区别 研究对象是固体颗粒，颗粒越小，布朗运动越明显，在液体、气体中发生 研究对象是分子，任何物体的分子都做无规则运动
相同点 ①无规则运动；②永不停息；③与温度有关
联系 周围液体（或气体）分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动是热运动的宏观表现
1.（2024年深圳实验学校模拟）（多选）某实验小组进行布朗运动实验：使用聚苯乙烯颗粒与纯净水制成悬浊液，通过显微镜、计算机、投影仪、投影幕布观察聚苯乙烯颗粒在水中的运动.利用控制变量思想，进行了两次实验，得到两张记录聚苯乙烯颗粒运动位置连线的图片，记录聚苯乙烯颗粒位置的时间间隔相同，幕布上的方格背景纹理相同.下列说法正确的是 （　　）
BD
【解析】连线图描述的是某时刻出现的位置，在两个时刻之间的时间内的运动情形不能描述，因此不是轨迹，A错误；若两次实验使用的聚苯乙烯颗粒直径相同，温度越高，分子热运动越剧烈，布朗运动越明显，两位置连线间距越大，则图甲中悬浊液温度高于图乙中悬浊液温度，B正确；若两次实验中悬浊液的温度相同，图甲中布朗运动更明显，是由于聚苯乙烯颗粒直径较小，同一时刻受到的水分子撞击个数就更少，聚苯乙烯颗粒受到的碰撞作用力合力越不均衡，C错误；布朗运动是由于分子热运动引起的，则宏观层面的聚苯乙烯颗粒的运动反映了微观层面的水分子运动的无规则性，D正确.
2.（2024年江门第一中学模拟）（多选）关于分子动理论，下列说法中正确的是 （　　）
A.压紧的铅块会“粘”在一起，说明了分子间有引力
B.气体难压缩，说明气体分子间存在斥力
C.扩散现象在液体、气体、固体中均能发生
D.布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒所做的无规则运动
ACD
【解析】压紧的铅块会“粘”在一起，说明了分子间有引力，A正确；气体难压缩，是因为气体压强太大，此时气体分子距离仍相当大，分子间作用力表现为引力，B错误；扩散现象是不同物质相互接触，彼此进入对方的现象，在液体、气体、固体中均能发生，C正确；布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒所做的无规则运动，D正确.
3.（2024年中山模拟）（多选）研究表明，大量气体分子整体的速率分布遵从一定的统计规律.下图为氧气分子在0 ℃和100 ℃两种温度下速率分布情况，下列说法正确的是 （　　）
A.在0 ℃和100 ℃下，氧气分子平均动能一样大
B.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形
C.0 ℃和100 ℃对应的曲线与横轴围成的面积不相等
D.各温度下，氧气分子的速率分布都呈现“中间多、两头少”的分布规律，且温度升高使得速率较小的氧气分子数所占的比例变小
BD
【解析】温度是分子平均动能的标志，在0 ℃和100 ℃下，温度不同，氧气分子平均动能不同，A错误；由图可知，实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均速率较大，则图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形，B正确；由题图可知，在0 ℃和100 ℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即图中两条曲线与横轴围成的面积相等，C错误；由图可知，在0 ℃和100 ℃下，气体分子的速率分布都呈现“中间多、两头少”的分布规律，且温度升高使得速率较小的氧气分子数所占的比例变小，D正确.
考点3　分子力与分子势能的关系　［基础考点］
关系 分子间的相
互作用力F 分子势能Ep
与分子间距
的关系图像

rr>r0 F引>F斥，F表现为引力 r增大，引力做负功，分子势能增加；r减小，引力做正功，分子势能减少
r=r0 F引=F斥，F=0 分子势能最小，但不为零
r>10r0
（10-9 m） F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力 分子势能为零
1.（2023年海南卷）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是 （　　）
A.分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力
B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大
C.分子势能在r0处最小
D.分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小
C
【解析】分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大.C正确.
2.如图甲、乙中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间的距离变化的规律，r0为平衡位置.现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是 （　　）
A.①③② B.②④③
C.④①③ D.①④③
D
【解析】根据分子之间距离为r0时分子势能最小可知，曲线Ⅰ为分子势能随分子之间距离r变化的图像；根据分子之间距离为r0时分子力为零，可知曲线Ⅱ为分子间引力和斥力的合力随分子之间距离r变化的图像；根据分子间斥力随分子间距离的增大而减小，且分子间距离r考点4　物体的内能　［基础考点］
1.物体内能的四个特点
（1）内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法.
（2）内能的大小与温度、体积、分子数和物态等因素有关.
（3）通过做功或传热可以改变物体的内能.
（4）温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同.
2.内能和热量的比较
比较 内能 热量
区别 是状态量.状态确定，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.它表示由于传热而引起的内能变化过程中转移的能量
联系 在只有传热改变物体内能的情况下，物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量
3.物体的内能与机械能的比较
比较 内能 机械能
定义 物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和 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
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
1.（多选）关于内能，下列说法正确的是 （　　）
A.若把氢气和氧气看成理想气体，则具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气的内能不相等
B.相同质量的0 ℃水的分子势能比0 ℃冰的分子势能大
C.物体吸收热量后，内能一定增加
D.一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能
ABD
2.有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是 （　　）
A.某种物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零
B.物体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多
C.分子的动能与分子的势能之和叫作这个分子的内能
D.物体做加速运动时，其内能一定增加
B
【解析】某种物体的温度是0 ℃，不是物体中分子的平均动能为零，A错误；温度从微观角度看表示了大量分子无规则运动的剧烈程度，物体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，B正确；内能是物体的内能，不能说是分子的内能，C错误；内能与物体的宏观运动速度无关，D错误.
3.（多选）我国古代历法中的“二十四节气”反映了古人的智慧，有人还将其写成了一首节气歌：春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒.下列与节气有关的物理现象，解释正确的是 （　　）
A.夏天气温比春天高，忽略分子间作用力，则一定质量的大气的内能在夏天比春天大
B.秋天夜晚温度降低，大气的饱和汽压减小，水蒸气容易在草上形成露水
C.冬天里，一定质量的冰熔化为同温度水的过程中，分子势能增加
D.夏天气温比春天高，则夏天大气中分子的热运动速率全部比春天大
ABC　
【解析】忽略分子间作用力，气体内能只有气体分子的总动能，温度越高，分子平均动能越大，一定质量大气的内能越大，A正确；饱和汽压与温度有关，温度越低，饱和汽压越小，则水蒸气容易在草上形成露水，B正确；一定质量的冰熔化为同温度水的过程中，分子动能不变，此过程要吸收热量，内能增加则分子势能增加，C正确；温度是分子平均动能的标志，但温度高不能说明每个分子的速率都更大，D错误.
知识巩固练
1.从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量 （　　）
A.氧气的密度和阿伏加德罗常数
B.氧气分子的体积和阿伏加德罗常数
C.氧气分子的质量和阿伏加德罗常数
D.氧气分子的体积和氧气分子的质量
（本栏目对应学生用书P442）
C
2.（多选）关于分子动理论，下列说法正确的是 （　　）
A.若已知气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可求出一个气体分子的体积
B.气体温度升高时，速率较大的分子占总分子数的比例升高
C.布朗运动不是分子运动，但它能间接反映液体分子在做无规则的运动
D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大
BC
3.（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是 （　　）
A.若把氢气和氧气看作理想气体，则具有相同质量和相同温度的氢气和氧气具有相等的内能
B.相同质量0 ℃水的分子势能比0 ℃冰的分子势能小
C.物体吸收热量后，内能不一定增加
D.一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
CD　
【解析】氢气和氧气的摩尔质量不同，故相同质量的氢气和氧气的分子数不同；温度相同，故分子热运动平均动能相同，故相同质量和相同温度的氢气的内能大于氧气具有的内能，故A错误.冰融化为水要吸收热量，故相同质量的0 ℃的水的分子势能比0 ℃的冰的分子势能大，故B错误.物体吸收热量后，可能对外做功，内能不一定增加，故C正确.温度是分子平均动能的标志，一定量的某种理想气体，分子势能忽略不计，其内能只与温度有关，故D正确.
4.（多选）关于分子动理论的基本观点和实验依据，下列说法正确的是 （　　）
A.多数分子大小的数量级为10-10 m
B.扩散现象证明，物质分子永不停息地做无规则运动
C.悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动就越明显
D.分子之间同时存在着引力和斥力
ABD
综合提升练
5.（多选）两分子间的斥力和引力的合力F与分子间的距离r的关系如图中曲线所示，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处时分子势能为零，则下列说法正确的是 （　　）
A.在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B.在rC.在r=r0时，分子势能最小，动能最大
D.在r=r0时，分子势能为零
AC
【解析】在r>r0阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现为引力，两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，F做正功，分子动能增加，势能减小，A正确；在r6.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，因为氙气灯的亮度是普通灯亮度的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，很多车主会选择配备氙气灯的汽车，若氙气充入灯头后的容积V=1.6 L，氙气密度ρ=6.0 kg/m3.已知氙气摩尔质量M=0.131 kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1.试估算（结果保留1位有效数字）：
（1）灯头中氙气分子的总个数N；
（2）灯头中氙气分子间的平均距离.