第十三章 热学
第1讲 分子动理论 内能
1.关于分子动理论,下列说法中正确的是( )
A.温度是分子热运动平均动能的标志
B.分子间引力与斥力都随分子间距离增大而增大
C.1 g水和1 g氧气所含分子个数相同
D.悬浮颗粒越大,布朗运动越明显
【解析】 A 温度是分子热运动平均动能的标志,选项A正确;分子间引力与斥力都随分子间距离增大而减小,选项B错误;由于水和氧气的摩尔质量不同,故1 g水和1 g氧气所含分子个数不相同,选项C错误;悬浮颗粒越大,布朗运动越不明显,选项D错误.
2.石墨是碳原子按图甲排列形成的,其微观结构为层状结构.图乙为石墨烯的微观结构,单碳层石墨烯是单层的石墨,厚1毫米的石墨大概包含大约三百万层石墨烯.石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料.则( )
A.石墨中的碳原子静止不动
B.碳原子的直径大约为3×10-9 m
C.石墨烯碳原子间只存在分子引力
D.石墨烯的熔解过程中,碳原子的平均动能不变
【解析】 D 石墨中的碳原子是运动的,A错误;由意义可知单层的距离为d=≈3×10-10 m,且层与层之间有间距,B错误;石墨烯碳原子间不仅存在分子引力,同时也存在分子斥力,C错误;石墨烯是晶体,在熔解过程中,温度不变,故碳原子的平均动能不变,D正确.
3.关于布朗运动,下列说法错误的是( )
A.液体中悬浮微粒的无规则运动是布朗运动
B.布朗运动证明组成固体微粒的分子在做无规则运动
C.布朗运动反映了液体分子的无规则运动
D.悬浮微粒越小,某一瞬间跟它相撞的分子数越少,布朗运动越明显
【解析】 B 根据布朗运动的定义可知,液体中悬浮微粒的无规则运动是布朗运动,故A正确;布朗运动是液体内部分子做无规则运动时,对悬浮小颗粒碰撞作用的不平衡所引起的,布朗运动是液体分子无规则运动的反映,不是固体微粒分子的无规则运动的反映,故B错误,C正确;布朗运动是液体内部分子做无规则运动时,对悬浮小颗粒碰撞作用的不平衡所引起的,悬浮微粒越小,某一瞬间跟它相撞的分子数越少,微粒越不平衡,布朗运动越明显,故D正确.
4.甲、乙两图是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同.下列说法正确的是( )
A.两图中的连线是炭粒的运动轨迹
B.炭粒做无规则运动的原因是炭粒分子运动的无规则性
C.若水温相同,甲中炭粒的颗粒较大
D.若炭粒大小相同,甲中水分子的热运动较剧烈
【解析】 C 炭粒在水中做布朗运动,该图是悬浮在水中的炭粒的运动位置连线的图片,而并非是炭粒无规则运动的连线图,A不符合题意; 布朗运动是小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击力不平衡引起的,图片中连线的无规则是由于水分子无规则运动引起的,B不符合题意;颗粒越小,温度越高,布朗运动越剧烈;对比甲、乙两个图,在相同时间间隔内,乙运动的距离更大,说明乙做无规则运动更加剧烈;如果水温相同,图乙中的花粉微粒比较小,C符合题意,D不符合题意.故选C.
5.(多选)已知阿伏加德罗常数为NA(mol-1),某物质的摩尔质量为M(kg/mol),该物质的密度为ρ(kg/m3),则下列说法中正确的是( )
A.1 kg该物质所含的分子个数是ρNA
B.1 kg该物质所含的分子个数是NA
C.该物质1个分子的质量是
D.该物质1个分子占有的空间是
【解析】 BD 1 kg该物质的物质的量为,所含分子数目为n=NA·=,故A错误,B正确;每个分子的质量为m0=,故C错误;每个分子所占空间为V0==,故D正确.
6. (多选)将一个分子P固定在O点,另一个分子Q从图中的A点由静止释放,两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A.分子Q由A运动到C的过程中,先加速再减速
B.分子Q在C点时分子势能最大
C.分子Q在C点时加速度大小为零
D.分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中,加速度先增大后减小再增大
【解析】 CD 分子Q由A运动到C的过程中,一直受引力作用,速度一直增加,动能增加,分子势能减小,在C点的分子势能最小,选项A、B错误;分子Q在C点时受到的分子力为零,故Q在C点时加速度大小为零,选项C正确;分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中,分子间的引力先增大后减小,然后到C点左侧时分子力为斥力逐渐变大,故加速度先增大后减小再增大,选项D正确.
7.(多选)下列有关温度与分子动能、物体内能的说法中,正确的是( )
A.温度升高,每个分子的动能一定都变大
B.温度升高,分子的平均速率一定变大
C.温度升高时,分子的平均动能一定变大
D.温度降低,物体的内能必然变小
【解析】 BC 温度升高时,分子的平均动能一定变大,即平均速率增大,但每个分子的动能不一定变大,故A错误,B、C正确;决定物体内能的是组成物体的分子总数、温度和体积三个因素,温度降低,内能可能减小,也可能不变,甚至增加,故D错误.
8.一滴露珠的体积是12.0×10-4 cm3,已知水的密度是1.0×103 kg/m3,摩尔质量是18 g/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1.
(1)水的摩尔体积是多少?
(2)已知露珠在树叶上每分钟蒸发6.0×106个水分子,则这一滴露珠需要多少分钟蒸发完?
【解析】 (1)水的摩尔体积
Vm== m3/mol=1.8×10-5 m3/mol.
(2)一滴露珠中含有的水分子总数为
n=NA=×6.0×1023个
=4.0×1019个.
则这一滴露珠蒸发完所用时间为
t== min≈6.67×1012 min.