分子动理论的基本内容
知识结构导图
核心素养目标
物理观念：(1)知道物体是由大量分子组成的．
(2)知道扩散现象及影响扩散快慢的因素有哪些．
(3)理解布朗运动及布朗运动产生的原因．
(4)知道分子力随分子间距离变化而变化的定性规律．
(5)知道分子动理论的内容．
科学思维：通过对布朗运动的实验现象及成因的分析，体会并归纳其中的科学的研究方法．
科学态度与责任：通过科学家们对布朗运动成因的研究历程的介绍，培养相应的科学精神.
知识点一、物体是由大量分子组成的
1．1
mol水中含有水分子的数量就达________个，这足以表明，组成物体的分子是________．
2．用放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察到物质表面________的排列．
知识点二、分子的热运动
1．扩散现象
(1)定义：不同种物质能够彼此________对方的现象．
(2)产生原因：扩散现象不是________作用(例如对流、重力作用等)引起的，也不是________反应的结果，而是由物质分子的________运动产生的．
(3)应用：生产半导体器件时，需要在纯净半导体材料中掺入其他元素，在高温条件下通过分子的________来完成．
拓展：
1
mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用阿伏加德罗常数表示，即NA＝6.022
140
76×1023
mol－1
导学：
①扩散现象不受重力影响，不是外界作用引起的．
②扩散现象受温度影响，温度越高，扩散现象越快．
③物理意义：说明分子间有空隙，反映分子在做永不停息的无规则运动．
2．布朗运动
(1)定义：悬浮微粒的无规则运动叫作布朗运动，是英国植物学家________在显微镜下观察到的．
(2)产生布朗运动的原因：液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击作用的________．
(3)影响布朗运动的因素：
①微粒________，布朗运动越明显．
②温度________，布朗运动越剧烈．
3．热运动
(1)定义：分子这种永不停息的________运动叫作热运动．
(2)________是分子热运动剧烈程度的标志．________越高，扩散得就越________；温度越________，悬浮颗粒的布朗运动就越________．
拓展：
布朗运动的发现过程
(1)1827年，英国植物学家布朗首先在显微镜下观察到这种运动．
(2)70多年后，20世纪初，爱因斯坦从能量均分定理出发，得出了布朗运动的完整理论．
(3)同一时期，法国物理学家佩兰完成了布朗运动的定量实验．
他们的工作把原来看不见的微观运动和可以看见的宏观运动联系起来．
拓展：(类比法)
分子间距离
分子力弹簧模型
r＝r0
象征分子力合力为零
r象征分子力的合力为斥力
r>r0
象征分子力的合力为引力
知识点三、分子间的作用力
1．分子间有空隙
(1)气体很容易被压缩，表明气体分子间有很大的________．
(2)水和酒精混合后总体积________，说明液体分子之间存在着________．
(3)压在一起的金块和铅块，各自的分子能________到对方的内部，说明固体分子之间有________．
2．分子间存在着相互作用力
分子间同时存在着相互作用的________和________，大量分子能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在着________；用力压缩物体，物体内要产生反抗压缩的作用力，说明分子间存在着________．
3．分子力与分子间距离变化的关系
(1)r0的意义：分子间距离r＝r0时，引力与斥力大小________，分子力为________，所以分子间距离等于r0(数量级为10－10
m)的位置叫________．
(2)分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而________，但________减小得更快．
4．分子间存在引力和斥力的原因
分子是由________组成的，原子内部有带正电的________和带负电的________．分子间的作用力就是由这些带电粒子的相互作用引起的．
知识点四、分子动理论
1．基本内容
物体是由大量分子组成的，分子在做________的无规则运动，分子之间存在着相互作用力．
2．定义
在热学研究中常常以这样的基本内容为出发点，把物质的________和规律看作微观粒子热运动的宏观表现．这样建立的理论叫作分子动理论．
3．对于任何一个分子而言，在每一时刻沿什么方向运动，以及运动的速率等都具有________，但对大量分子的整体而言，它们的运动却表现出规律性．
点睛：
物体中包含有大量的分子，所以对于任意一个分子的研究意义不大，我们主要研究大量分子运动所表现出来的规律性．
要点一 阿伏加德罗常数的理解及应用
1．分子的简化模型
分子模型
大小
适用范围
球形模型
分子直径：d＝
固体和液体
立方体模型
分子间距：d＝
气体
2.阿伏加德罗常数的应用
(1)微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.
(2)宏观量：物体体积V、摩尔体积Vmol、物体质量m、摩尔质量M、物体密度ρ.
(3)微观量与宏观量的关系．
①计算分子的质量：m0＝＝.
②计算分子的体积：V0＝＝，进而可以估算直径d.
③计算物体所含分子数：
N＝NA＝·NA＝·NA＝·NA.
题型1 固体、液体分子大小的计算
【例1】 已知水的摩尔质量为18
g/mol、密度为1.0×103
kg/m3，取阿伏加德罗常数为6.0×1023
mol－1，试估算(计算结果均保留一位有效数字)：
(1)1
200
mL水所含的水分子数目N.
(2)一个水分子的直径d.
点拨：
求固体、液体分子大小的方法
(1)建立模型：固体、液体分子看成球体，分子间空隙忽略不计．
(2)基本关系：固体、液体的体积等于所有分子体积之和，设分子直径为d，则分子体积V0＝＝＝π3.
变式训练1 (多选)已知阿伏加德罗常数为NA，铝的摩尔质量为M，铝的密度为ρ，则下列说法正确的是( )
A．1
kg铝所含原子数为ρNA
B．1个铝原子的质量为
C．1
m3铝所含原子数为
D．1个铝原子的体积为
题型2 气体分子间平均距离的计算
【例2】 很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全．轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊．若氮气充入后安全气囊的容积V＝56
L，囊中氮气密度ρ＝2.5
kg/m3，已知氮气摩尔质量M＝0.028
kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023
mol－1.试估算：
(1)囊中氮气分子的总个数N；
(2)囊中氮气分子间的平均距离．(结果保留1位有效数字)
点拨：
求气体分子间距离的方法
(1)建立模型：气体分子间空隙不能忽略，气体的体积远大于所有分子体积之和，求气体分子间的距离时，通常把每个气体分子所占据的空间看成立方体．
(2)基本关系：气体的体积等于所有气体分子所占据的空间体积之和．设分子间距离为d，则一个气体分子占据空间的体积V0＝＝＝d3.
变式训练2 某气体的摩尔质量是M，标准状态下的摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为NA，下列叙述中正确的是( )
A．该气体在标准状态下的密度为
B．该气体每个分子的质量为
C．每个气体分子在标准状态下体积为
D．该气体在标准状态下单位体积内的分子数为
要点二 扩散现象和布朗运动的理解
1．扩散现象成因分析
扩散现象不是外界作用(例如对流、重力作用等)引起的，也不是化学反应的结果，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观表现．
2．理解布朗运动要从以下三个方面来进行
题型1 扩散现象的理解
【例3】 如图所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开，当抽去玻璃板后所发生的现象，(已知二氧化氮的密度比空气密度大)下列说法正确的是( )
A．当过一段时间可以发现上面瓶中的气体也变成了淡红棕色
B．由于二氧化氮密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色
C．由于下面二氧化氮的摩尔质量大于上面空气的平均摩尔质量，二氧化氮不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色
D．上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中，于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分，所以会发现上面瓶中的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红棕色
扩散现象的理解
(1)扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的．
(2)一切物体(无论是固体、液体还是气体)都能产生扩散现象．
(3)从浓度高处向浓度低处扩散，温度越高，扩散越快．
变式训练3 (多选)下列有关扩散现象与布朗运动的叙述中，正确的是( )
A．扩散现象与布朗运动都能说明分子在做永不停息的无规则运动
B．扩散现象与布朗运动没有本质的区别
C．扩散现象在固体和固体之间是不能发生的
D．扩散现象与布朗运动的剧烈程度都与温度有关
题型2 布朗运动的理解
【例4】 (多选)关于布朗运动，下列说法正确的是( )
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．液体温度越高，布朗运动越剧烈
C．布朗运动是由于液体各部分温度不同而引起的
D．悬浮在液体中的固体小颗粒做布朗运动具有的能是机械能
布朗运动的特点
(1)布朗运动永不停息．
(2)布朗运动无规则．
(3)悬浮微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显．
变式训练4 做布朗运动实验，得到某个观测记录如图所示，图中记录的是( )
A．分子无规则运动的情况
B．某个微粒做布朗运动的轨迹
C．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线
D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
题型3 对分子热运动的理解
【例5】 下列关于热运动的说法中，正确的是( )
A．布朗运动和扩散现象均是分子的热运动
B．热运动是温度高的物体中的分子的无规则运动
C．热运动是单个分子的永不停息的无规则运动
D．热运动是大量分子的永不停息的无规则运动
【注意】
(1)布朗运动是悬浮微粒的运动，不是分子的运动．
(2)布朗运动是液体分子无规则运动的反映，不是微粒自身分子无规则运动的反映．
(3)布朗运动要在显微镜下观察，肉眼所见的运动不是布朗运动．
热运动的理解
(1)热运动是指大量分子的无规则运动，一个分子的运动不能说是热运动．
(2)热运动与温度有关，温度越高，分子的热运动越剧烈，但不要认为温度过低，分子就停止热运动，温度是大量分子无规则热运动剧烈程度的标志．
(3)分子的热运动是扩散现象形成的原因，布朗运动是分子热运动的反映，但不能说扩散现象和布朗运动是热运动.
变式训练5 下列关于热运动的说法，正确的是( )
A．热运动是物体受热后所做的运动
B．温度高的分子的无规则运动
C．单个分子永不停息地做无规则运动
D．大量分子永不停息地做无规则运动
要点三 对分子力的认识
1．分子间作用力
在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的是分子力，分子间作用力是分子引力和斥力的合力．
2．分子间作用力与分子间距离变化的关系
(1)平衡位置：分子间距离r＝r0时，引力与斥力大小相等，分子间作用力为零，平衡位置即分子间距离等于r0(数量级为10－10
m)的位置．
(2)分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，但斥力减小得更快．
【释疑】
分子间的作用力本质上是电磁相互作用，它是由原子核内部的相互作用引起的，由于原子核内既有正电荷，又有负电荷，所以分子间同时存在引力和斥力．
题型1 对分子间作用力的理解
【例6】 (多选)当处于平衡状态的两分子间距离为r0时，下列说法正确的是( )
A．分子间只有引力没有斥力
B．分子间作用力为零
C．分子间引力和斥力大小相等
D．分子间引力和斥力均为零
变式训练6 (多选)下列现象中能说明分子间存在相互作用力的是( )
A．两铅块能被压合在一起
B．钢绳不易被拉断
C．水不容易被压缩
D．空气容易被压缩
分子间的作用力与分子间距离的关系
图示
r＝r0
F引＝F斥，F＝0
rF斥>F引，分子间的作用力F表现为斥力
r>r0
F斥r≥10r0
分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略不计
说明
分子间的引力F引和斥力F斥都随距离r的增大(减小)而减小(增大)，但斥力减小(增大)得更快，它们都是单调减函数，而分子间的作用力(合力)并不是单调变化的
题型2 分子间作用力与分子间距离的关系
【例7】 若两分子间距离为r0时，分子间的作用力为零，则关于分子间的作用力的说法中正确的是( )
A．当分子间的距离为r0时，分子间的作用力为零，也就是说分子间既无引力又无斥力
B．分子间距离大于r0，分子间距离变小时，分子间的作用力一定增大
C．分子间距离小于r0，分子间距离变小时，分子间斥力变大，引力变小
D．在分子间的作用力作用范围内，不管r>r0，还是r变式训练7 (多选)如图所示为两分子间作用力F与两分子间距离r的关系曲线，下列说法正确的是( )
A．当r大于r1时，分子间作用力表现为引力
B．当r小于r2时，分子间作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子间引力最大
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的引力和斥力都在减小
变式训练8 如图所示，设有一分子位于图中的坐标原点O处不动，另一分子可位于x轴上不同位置处，图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表示斥力和引力的大小与两分子间距离变化的关系，e为两曲线的交点，则( )
A．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10－15
m
B．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10－15
m
C．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10－10
m
D．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10－10
m
1．把墨汁用水稀释后取出一滴放在光学显微镜下观察，如图所示，下列说法正确的是( )
A．炭粒越大，布朗运动越明显
B．小炭粒在不停地做无规则运动，这种运动就是布朗运动
C．在光学显微镜下既能看到水分子，又能看到悬浮的小炭粒
D．温度越低，布朗运动越明显
2．关于分子力，下列说法中正确的是( )
A．碎玻璃不能拼合在一起，说明玻璃分子间斥力起作用
B．锯条弯到一定程度会断裂，是因为断裂处分子间的斥力起了作用
C．固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力
D．水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力
3．(多选)2020年3月4日，国家卫生健康委员会发布了《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》，在传播途径方面，说明“经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径．在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能”．固态或液态微粒悬浮于气体介质中形成的胶体分散体系称为气溶胶，这些微粒可以附有微生物或生物大分子等生物物质，进而传播疾病．新型冠状病毒的传播在通风不良的室内非常值得关注，以下说法正确的是( )
A．新型冠状病毒是由不停运动的分子组成的
B．气溶胶颗粒的运动属于布朗运动
C．温度越低气溶胶颗粒活动越剧烈
D．倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用，对气溶胶的浓度没有影响
4．教育部办公厅和卫生部办公厅联合发布了《关于进一步加强学校控烟工作的意见》(以下简称《意见》)．《意见》中要求，教师在学校的禁烟活动中应以身作则、带头戒烟，通过自身的戒烟，教育、带动学生自觉抵制烟草的诱惑．试估算一个高约2.8
m，面积约10
m2的两人办公室，若只有一人吸了一根烟．求(在标准状况下，空气的摩尔体积为22.4×10－3
m3/mol，人正常呼吸一次吸入气体的体积为300
cm3，一根烟大约吸10次，可认为吸入气体的体积等于呼出气体的体积)：
(1)估算被污染的空气分子间的平均距离；
(2)另一不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子．
第一章 分子动理论
1．分子动理论的基本内容
基础导学 研读教材
一、1.6.02×1023 大量的
2．原子
二、1.(1)进入 (2)外界 化学 无规则 (3)扩散
2．(1)布朗 (2)不平衡性 (3)越小 越高
3．(1)无规则 (2)温度 温度 快 高 明显
三、1.(1)空隙 (2)减少 空隙 (3)扩散 空隙
2．引力 斥力 引力 斥力
3．(1)相等 零 平衡位置 (2)减少 斥力
4．原子 原子核 电子
四、1.永不停息
2．热学性质
3．偶然性
课堂互动 合作探究
要点一
【例1】 【解析】 (1)水分子数目为N＝NA
代入数据得N＝×6.0×1023＝4×1025(个)
(2)一个水分子的体积V0＝＝
m3＝3.0×10－29
m3
把水分子看成球体模型，有V0＝π3
代入数据解得：d≈4×10－10
m
变式训练1 解析：A错：1
kg铝所含的原子数为N＝NA.
B对：1个铝原子的质量为.
C对：1
m3铝物质的量n＝＝，1
m3铝所含原子数为N＝nNA＝.
D错：1摩尔铝原子的体积为，故1个铝原子的体积为.
答案：BC
【例2】 【解析】 (1)设N2的物质的量为n，则n＝
氮气的分子总数N＝NA
代入数据得N＝3×1024个．
(2)每个分子所占的空间为V0＝，
设分子间平均距离为a，则有V0＝a3，即a＝＝，
代入数据得a≈3×10－9
m.
变式训练2 解析：A错：该气体在标准状态下的密度为.
B对：每个气体分子的质量为摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，即.
C错：由于气体分子间距离较大，故在标准状态下，每个气体分子的体积远小于.
D错：该气体在标准状态下单位体积内的分子数为.
答案：B
要点二
【例3】 【解析】 因为分子运动是永不停息的，所以相互接触的两种物质分子会彼此进入对方，也就是扩散，最终空气和二氧化氮均匀混合，整体呈现淡红棕色．
【答案】 A
变式训练3 解析：A对，B错：扩散现象与布朗运动都能说明分子在做永不停息的无规则运动，但两者本质不同，扩散是物质分子的运动，布朗运动是宏观颗粒的运动．
C错：扩散现象在气体、液体和固体之间都可发生．
D对：两种运动随温度的升高而加剧，所以都与温度有关．
答案：AD
【例4】 【解析】 A错：布朗运动是悬浮微粒的无规则运动．
B对：布朗运动的剧烈程度与温度有关，液体温度越高，布朗运动越剧烈．
C错：布朗运动是由于来自各个方向的液体分子对固体小颗粒撞击作用的不平衡引起的．
D对：悬浮在液体中的固体小颗粒做布朗运动具有的能是机械能．
【答案】 BD
变式训练4 解析：A错：布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，而非分子的运动．
B错：图中所示为微粒的位置连线，并非微粒的运动轨迹．
C错：对于某个微粒而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，也就无法描绘其速度—时间图线．
D对：图中记录的是每隔相等时间内记下运动微粒一个位置，并依次连接．
答案：D
【例5】 【解析】 A错：布朗运动是固体微粒的无规则运动；扩散现象为分子的热运动．
B错：物体中的分子在温度高和温度低时都做热运动，只不过温度越高，热运动越剧烈．
C错，D对：热运动是大量分子永不停息的无规则运动，对单个分子的运动分析是没有意义的．
【答案】 D
变式训练5 解析：物体内部分子做无规则运动的剧烈程度与温度的高低直接相关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，因此，物理学中把分子永不停息的无规则运动叫做热运动，其中的分子指大量分子，而不是单个分子，故D正确．
答案：D
要点三
【例6】 【解析】 A、D错：分子间距离为r0时，分子间同时存在着引力和斥力，而非只有引力，引力和斥力均不为零．
B、C对：当r＝r0时，分子间引力和斥力大小相等，方向相反，分子间作用力表现为引力和斥力的合力，即分子间作用力为零．
【答案】 BC
变式训练6 解析：A、B、C对：两铅块能被压合在一起、铜绳不易被拉断说明分子之间存在引力；而水不容易被压缩是因为水分子间距小，轻微压缩就会使分子间表现为斥力．
D错：空气容易被压缩是因为分子间距大，不能说明分子间存在相互作用力．
答案：ABC
【例7】 【解析】 A错：分子引力、斥力同时存在，当r等于r0时，分子间的作用力为零．
B错：当r大于r0时，分子间的作用力表现为引力，从无穷远减小至r0的过程中，分子间的作用力先增大后减小．
C错：不管r>r0，还是rD对：在分子间的作用力作用范围内，不管r>r0，还是r【答案】 D
变式训练7 解析：A对：根据F－r图像信息可知，当r>r1时，分子间作用力表现为引力．
B错：当rC错：当r＝r2时，分子间作用力表现为引力的最大值，但分子间引力在小于r2时更大．
D对：在r由r1变到r2的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，合力表现为引力．
答案：AD
变式训练8 解析：表示引力的线与表示斥力的线的交点的横坐标表示分子间距r0，r0大约为10－10
m，由分子力特点可知r>r0时，引力大于斥力，分子力表现为引力；r答案：D
随堂演练 达标检测
1．解析：根据布朗运动的特点可知，炭粒越小，温度越高，布朗运动越明显，A、D错误；小炭粒在不停地做无规则的运动，这种运动就是布朗运动，B正确；水分子很小，在光学显徽镜下看不到水分子，C错误．
答案：B
2．解析：分子间作用力发生作用的距离很小，打碎的碎片间的距离远大于分子力作用距离，因此打碎的玻璃不能拼合在一起，并不能说明是分子斥力的作用，故A错误；锯条弯到一定程度断裂是因为分子间距离大于10r0，分子力不再起作用，故B错误；固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力，故C正确；水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在间隙，故D错误．
答案：C
3．解析：新型冠状病毒是由不停运动的分子组成的，A正确；气溶胶颗粒是悬浮的固态或液态颗粒，所以其运动是布朗运动，B正确；温度越高，空气分子对颗粒的撞击越剧烈，则气溶胶颗粒的运动越剧烈，C错误；导致气溶胶增多的主要原因是环境污染，故应该提倡低碳生活，有效减小气溶胶颗在空气中的浓度，D错误．
答案：AB
4．解析：(1)吸烟者吸完一根烟吸入气体的总体积为10×300
cm3，含有的空气分子数为
n＝×6.02×1023个＝8.1×1022个
办公室单位体积空气内含被污染的空气分子数为
个/m3＝2.9×1021个/m3
每个污染分子所占体积为V＝
m3
所以被污染的空气分子间的平均距离为L＝＝7×10－8
m.
(2)被动吸烟者一次吸入被污染的空气分子数约为2.9×1021×300×10－6个＝8.7×1017个．
答案：(1)7×10－8
m (2)8.7×1017个
-
19
-分子运动速率分布规律
知识结构导图
核心素养目标
物理观念：(1)初步了解什么是“统计规律”，知道气体分子运动的特点．
(2)知道分子运动速率分布图像的物理意义．
科学思维：能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义．
科学探究：通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想象能力和逻辑思维．
科学态度与责任：通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法.
知识点一、气体分子运动的特点
1．统计规律
(1)在一定条件下，若某事件必然________，这个事件叫作________．
(2)若某事件不可能出现，这个事件叫作________．
(3)若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫作________．
(4)大量________的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律就叫作________．
2．气体分子运动的特点
(1)运动的自由性：由于气体分子间距离比较大，分子间的作用力________，通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做________运动，气体充满它能达到的整个空间．
(2)运动的无序性：分子的运动________，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目几乎________．
(3)随机性：分子之间频繁地发生碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地________，分子的运动杂乱无章．
知识点二、分子运动速率分布图像
(1)运动的高速性：常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速率．
(2)大量气体分子的运动符合________．
(3)运动的规律性
①单个分子的运动是________的，具有不确定性，但大量分子在某一时刻，向任何一个方向运动的分子数目都________，在宏观上表现为均衡性．
②气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出现“________、________”的分布规律．
(4)分子速率与温度的关系
温度越高、速度大的分子________越多，分子热运动越剧烈．
图解：
知识点三、气体压强的微观解释
1．气体压强产生的原因：
从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强是源于气体分子________________而产生的．
2．决定气体压强大小的因素：
(1)容器中气体分子的________越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越大；
(2)容器中________________大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会较大．
点睛：
气体分子的数密度：
分子的个数与它们所占空间体积之比叫作分子的数密度，通常用n表示．
要点一 气体分子运动特点及速率分布
【例1】 (多选)大量气体分子运动的特点是( )
A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，还可在空间内自由移动
B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的运动
C．分子沿各方向运动的机会均等
D．分子的速率分布毫无规律
【例2】 (多选)某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，由图可知( )
A．气体的所有分子，其速率都在某个数值附近
B．某个气体分子在高温状态时的速率可能与低温状态时相等
C高温状态下大多数分子的速率大于低温状态下大多数分子的速率．
D．高温状态下分子速率的分布范围相对较小
点睛：
①“分子速率”不能说成“分子速度”．
②在分析气体分子运动特点的问题时，关键是认识到单个或少量分子的运动是“个别行为”，具有不确定性，气体分子的运动特点是对大量分子而言的．大量分子的运动是“集体行为”，具有规律性，遵循“中间多，两头少”的规律．
变式训练1 某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则( )
A．TⅠ>TⅡ>TⅢ
B．TⅢ>TⅡ>TⅠ
C．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢ
D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ、
气体压强产生原因的理解
(1)气体压强是大量气体分子频繁碰撞器壁产生的．
(2)密闭容器中的气体和液体不同，液体的压强与自身重力有关，完全失重后将不再产生压强．
(3)密闭容器中气体的压强与大气压强不同：从宏观上说，大气压强是由大气自身的重力产生的，随高度的升高而减小，密闭容器中气体的重力很小，通常忽略不计，故容器内气体的压强处处相等．
要点二 气体压强的微观意义
【例3】 下面关于气体压强的说法正确的是( )
①气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的
②气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力
③从微观角度看，气体压强的大小跟气体分子的平均速率和分子密集程度有关
④从宏观角度看，气体压强的大小跟气体的温度和体积有关
A．只有①③对
B．只有②④对
C．只有①②③对
D．①②③④都对
【例4】 有关气体压强，下列说法正确的( )
A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大
B．气体分子的数密度增大，则气体的压强一定增大
C．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
D．气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小
变式训练2 下列说法正确的是( )
A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲力
C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小
D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大
判断气体压强变化的方法
(1)平均速率一定时，分子的数密度增大则压强大，分子的数密度减小，则压强减小．
(2)分子的数密度一定时，平均速率增大，则压强增大，平均速率减小，则压强减小．
(3)若压强一定，平均速率和分子的数密度可能都不变，也可能一个增大，另一个减小．
1．(多选)在研究热现象时，我们采用统计方法，这是因为( )
A．每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的
B．个别分子的运动不具有规律性
C．在一定温度下，大量分子的速率分布是确定的
D．在一定温度下，大量分子的速率分布也随时间而变化
2．关于气体分子运动的特点，下列说法不正确的是( )
A．由于气体分子间距离较大，所以气体很容易被压缩
B．气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间内自由移动
C．由于气体分子之间的距离较大，所以气体分子间根本不存在相互作用
D．气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用
3．下列关于气体压强的说法正确的是( )
A．气体压强是由于气体受到重力而产生的
B．失重情况下气体对器壁不会产生压强
C．气体对容器底的压强比对侧壁压强大
D．气体的压强是由于气体分子不断地碰撞器壁而产生的
4．(多选)一定质量气体，在体积不变的情况下，温度升高，压强增大的原因是( )
A．温度升高后，气体分子的平均速率变大
B．温度升高后，每一个气体分子的速率变大
C．温度升高后，分子撞击器壁的平均作用力增大
D．温度升高后，单位体积内的分子数增多，撞击到单位面积器壁上的分子数增多了
5．(多选)如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，则下列说法中正确的是( )
A．两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B．两容器中器壁的压强产生的原因不同
C．甲容器中pA>pB乙容器中pC＝pD
D．当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也变大
6．如图是描绘一定质量的氧气分子分别在0
℃和100
℃两种情况下速率分布情况，符合统计规律的是( )
7．一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0，经过太阳曝晒，此容器内压强怎样变化？并从微观角度解释压强变化的原因．
3．分子运动速率分布规律
基础导学 研读教材
一、1.(1)出现 必然事件 (2)不可能事件 (3)随机事件 (4)随机事件 统计规律
2．(1)很弱 匀速直线 (2)杂乱无章 相等 (3)改变
二、 (2)统计规律 (3)无规则 相等 中间多 两头少 (4)比例
三、1.跟器壁发生碰撞
2．(1)平均速率 (2)气体分子的数密度
课堂互动 合作探究
要点一
【例1】 【解析】 A对：因气体分子间的距离较大，分子力可以忽略，分子除碰撞外不受其他力的作用，故可在空间内自由移动．
B、C对：分子间的频繁碰撞使分子的运动杂乱无章，且向各方向运动的机会均等．
D错：气体分子速率按“中间多、两头少”的规律分布．
【答案】 ABC
【例2】 【解析】 A错：由不同温度下的分子速率分布曲线可知，在一定温度下，大多数分子的速率都接近某个数值，但不是说其余少数分子的速率都小于该数值，有个别分子的速率会更大．
B对：高温状态下大部分分子的速率大于低温状态下大部分分子的速率，但也有个别分子的速率会更大或更小．
C对，D错：温度高则分子速率大的占多数，即高温状态下分子速率的分布范围相对较大．
【答案】 BC
变式训练1 解析：曲线下的面积表示分子速率从0→∞所有区间内分子数的比率之和，显然其值应等于1，当温度升高时，分子的平均速率增大，所以曲线的高峰向右移动，曲线变宽，但由于曲线下总面积恒等于1，所以曲线的高度相应降低，曲线变得平坦，所以TⅢ>TⅡ>TⅠ.
答案：B
要点二
【例3】 【解析】 ①对：气体压强的产生机理是：由于大量的气体分子频繁、持续地碰撞器壁而对器壁产生了持续的压力．
②对：单位时间内作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小在数值上等于气体压强．
③对：从微观的角度看，气体分子的平均速率越大，单位体积内的气体分子数越多，气体对器壁的压强就越大，即气体压强的大小与气体分子的平均速率和分子的密集程度有关．
④对：从宏观的角度看，温度越高，分子的平均速率越大，分子的平均动能越大；体积越小，单位时间内的气体分子数越多，分子对器壁的碰撞越频繁，气体对器壁的压强就越大，否则压强就越小．
【答案】 D
【例4】 【解析】 A错：气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定，气体分子的平均速率增大，则气体分子的平均动能增大，分子数密度可能减小，故气体压强不一定增大．
B错：气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定．
C错：气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定，气体分子的平均动能增大，分子数密度可能减小，故气压不一定增大．
D对：气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定，气体分子的平均动能增大，分子数密度可能减小，故气压可能减小．
【答案】 D
变式训练2 解析：气体对器壁的压强是由于大量气体分子对器壁的碰撞形成的，是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，也可以理解为大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的冲力，所以选项A正确，B错误；气体分子的热运动的平均动能减小，说明气体的温度降低，但由于不知气体的体积变化情况，所以也就无法判断气体的压强是增大还是减小，故选项C错误；气体的压强不但与分子的数密度有关，还与气体分子热运动的平均速率有关，即与气体的温度有关，如果温度降低，分子热运动的平均动能减少，气体的压强不一定增大，故选项D错误．
答案：A
随堂演练 达标检测
1．解析：大量分子运动的速率分布是有规律的，可以用统计方法，而个别分子的运动速率瞬息万变，没有规律，故B、C选项正确．
答案：BC
2．解析：气体分子间距离大，相互作用的引力和斥力很微弱，很容易被压缩，气体分子能自由运动，故A、B正确；尽管气体分子间的距离很大，但并不是气体分子间没有相互作用力，故C错，D正确．
答案：C
3．解析：A错，D对：气体的压强是由于气体分子不断对容器壁碰撞而产生的，而不是由于气体本身的重力而产生的．
B错：在失重情况下气体分子的热运动不会受到影响，对器壁的压强不会变化．
C错：气体的密度很小，重力的影响可以忽略不计，所以气体对器壁的压强各处都是相等的．
答案：D
4．解析：体积不变就是分子的数密度不变，温度升高，气体分子的平均速率变大，但不是每一个气体分子的速率都增大，所以气体的压强增大，同时由于气体分子的平均速率变大，分子撞击器壁的平均作用力增大，故A、C正确．B、D错误．
答案：AC
5．解析：A错，B对：甲容器压强产生的原因是水受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁．
C对：水的压强p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB；而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，pC＝pD.
D错：温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD变大．
答案：BC
6．解析：100
℃的氧气速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0
℃的大，故A正确，B、D错；分子总数一定，各速率分子数占比和一定，C错．
答案：A
7．解析：空气集热器内的体积不变，温度升高，分子的平均速率增大，气体的压强增大．大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力，所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．气体压强由气体分子的密集程度和平均速率决定．气体分子越密集，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，压强也就越大．分子的数密度不变时，温度越高，气体分子的平均速率越大，气体分子与器壁碰撞时冲力大，次数多，气体的压强就越大．
答案：见解析
-
9
-分子动能和分子势能
知识结构导图
核心素养目标
物理观念：(1)了解温度是分子热运动平均动能的标志，是微观粒子热运动的宏观表现．
(2)了解什么是分子势能．
(3)知道什么是物体的内能，了解内能和机械能的区别．
科学思维：(1)理解分子力做功的特点．
(2)理解物体的内能与哪个宏观量有关．
科学探究：探究分子力做功与分子势能变化的关系.
知识点一、分子动能
1．分子动能
分子不停地做________运动，做热运动的分子也具有________．
2．平均动能
所有分子的动能的________．温度越高，分子热运动的________越大；温度越低，分子热运动的平均动能________．
知识点二、分子势能
1．分子势能
分子间存在着________，所以分子具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能．
2．分子势能与分子间距的关系
如图所示为分子间作用力F和分子势能Ep随r变化的图像．(取无限远处分子势能为0)可以看到：
(1)当r＝r0时，F＝0，Ep________(若以分子间距无限远处为零势能点，则此时Ep<0)．
(2)当r>r0时，F<0，即为________，所以此时增大r，克服分子力做功，Ep________.
(3)当r0，即为________，所以此时减小r，克服分子力做功，Ep________.
3．分子势能与体积的关系
分子势能与体积有关，一般体积变化，势能就________(气体除外，气体体积变化时，一般认为分子势能不变)，但不能说体积变大，势能就变大．
【注意】
温度升高，分子的平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大，个别分子的动能可能不变，也可能减小．
拓展(类比法)
分子间作用力做功与分子势能的关系与弹簧长度变化时弹性势能的变化趋势相似．
弹簧长度变化时弹性势能的变化，图中F表示弹力的大小．
甲：拉伸弹簧时人要克服弹力做功，弹性势能增加
乙：原长的弹簧
丙：压缩弹簧时人也要克服弹力做功，弹性势能也要增加．
知识点三、内能
1．定义
物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，叫作物体的内能，任何物体都具有内能．
2．内能的决定因素
由物质的量、温度、体积共同决定．
(1)物体所含的分子总数由________决定；
(2)分子热运动的平均动能由________决定；
(3)分子势能与物体的________有关．
3．内能的普遍性
组成任何物体的分子都在做________的热运动，所以任何物体都具有
________，与物体宏观有序运动状态无关．
【注意】
物体的内能和机械能是不同形式的两种能量．内能是大量分子热运动和分子间相对位置所决定的能，机械能是物体机械运动所决定的能．机械能在一定条件下可以为零，但内能不为零．
要点一 对分子动能的理解
理解分子动能的三点注意
(1)温度是分子平均动能的标志，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，与单个分子的动能没有关系．
(2)热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子动能没有实际意义．
(3)温度高的物体，分子的平均速率不一定大，还与分子质量有关．
【例1】 下列说法正确的是( )
A．只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同
B．分子动能指的是由于分子定向移动具有的动能．
C．同一物体中，每个分子的动能总是相同的
D．温度高的物体分子平均速率小于温度低的同种物质组成的物体分子平均速率
变式训练1 对不同的物体而言，下列说法中正确的是( )
A．高温物体内分子的平均动能一定比低温物体内分子的平均动能大
B．高温物体内每一个分子的动能一定大于低温物体内每一个分子的动能
C．高温物体内分子运动的平均速率一定比低温物体内分子运动的平均速率大
D．高温物体内每一个分子运动的速率一定大于低温物体内每一个分子运动的速率
分子动能问题要点
(1)区别：单个分子的动能、分子的平均动能、物体分子的总动能．
(2)分子平均动能是大量分子无规则热运动的动能的平均值．
(3)温度是分子平均动能的标志，温度相同的一切物体，分子的平均动能都相同．
要点二 分子势能、分子间作用力做功与距离r的关系
【例2】 下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是( )
A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小
D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
变式训练2 (多选)如图所示为两分子间作用力的合力F与两分子间距离r的关系曲线，下列说法正确的是( )
A．当r大于r1时，合力表现为吸引
B．当r小于r2时，合力表现为排斥
C．当r等于r1时，分子间势能最小
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
变式训练3 分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图中甲、乙两条曲线所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)．下列说法正确的是( )
A．甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B．随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大
C．若分子间的距离r增大，则分子间的作用力做负功，分子势能增大
D．当r判断分子势能变化的方法
(1)根据分子势能与分子间距离的关系判断
当r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大，当r(2)根据分子力做功判断
分子力做正功、分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加．
(3)根据分子势能随分子间距离变化的图像判断如图所示．
要点三 物体的内能及内能变化的判断
1．内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态．
2．研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能．
3．物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加．
【易错提醒】
Ep－r图像与F－r图像在形状上相似，应用时要特别注意以下两点不同：
(1)r0的位置：F－r图像为图线与横轴的交点：Ep－r图像对应图线的最低点．
(2)正负的含义：F－r图像中F的正负表示方向，即是引力还是斥力；Ep－r图像中Ep的正负表示大小．
【例3】 若某种气体分子之间的作用力表现为引力，一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是( )
A．如果保持其体积不变，当温度升高时，其内能不变
B．如果保持其体积不变，当温度升高时，其内能减小
C．如果保持其温度不变，当体积增大时，其内能增大
D．如果保持其温度不变，当体积增大时，其内能减小
判断物体内能变化的方法
判断物体内能的变化要考虑分子数目、温度、体积三个要素
(1)当物体的质量一定时，物体所含的分子数N＝NA就一定．
(2)当温度一定时，物体内部分子的平均动能就一定．
(3)当物体的体积不变时，物体内部分子间的距离就不变，分子势能不变.
变式训练4 关于物体的内能，下列说法中正确的是( )
A．机械能可以为零，但内能永远不为零
B．温度相同、质量相同的物体具有相同的内能
C．温度越高，物体的内能越大
D．0
℃的冰的内能与等质量的0
℃的水的内能相等
1．关于温度的概念，下列说法中正确的是( )
A．温度是分子平均动能的标志，物体的温度高，则分子的平均动能大
B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大
C．某物体当其内能增大时，则该物体的温度一定升高
D．甲物体的温度比乙物体高，则甲物体分子的平均速率比乙物体分子的平均速率大
2．(多选)关于内能和机械能的下列说法正确的是( )
A．机械能越大的物体，其内能一定越大
B．物体的机械能损失时，内能却可能增加
C．物体的内能损失时，机械能必然会减小
D．物体的机械能可以为零，内能不可能为零
3．(多选)用r表示两分子间的距离，Ep表示分子势能，当r＝r0时，引力等于斥力，设两分子间距离大于10r0时，Ep＝0，则( )
A．当r>r0时，Ep随r的增大而增加
B．当rC．当rD．当r>r0时，Ep＝0
4．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep与分子间距离r变化关系的图线是( )
5．足球内充入2个标准大气压的气体，下列关于足球内能的说法中正确的是( )
A．在草地上足球的速度减小，其内能也减小
B．足球的容积不变，内部气体的温度降低，则内部气体的内能将减小
C．当足球高度发生变化时，足球内气体的分子势能也会发生变化
D．在0
℃的环境内，足球内气体没有内能
温馨提示：请完成课时作业(三)
单元素养评价卷(一)
4．分子动能和分子势能
基础导学 研读教材
一、1.无规则 动能
2．平均值 平均动能 越小
二、1.相互作用
2．(1)最小 (2)引力 增大 (3)斥力 增大
3．变化
三、2.(1)物质的量 (2)温度 (3)体积
3．无规则 内能
课堂互动 合作探究
要点一
【例1】 【解析】 A对：温度是分子平均动能的标志，温度相同，则物体分子的平均动能相同．
B错：分子动能是指由于分子的无规则热运动而具有的动能．
C错：同一物体中，每个分子的速率不一定相同，其动能也不一定相同．
D错：若组成物体的物质相同，温度高的物体分子平均速率大．
【答案】 A
变式训练1 解析：A对，C错：温度是分子平均动能的标志，温度高的物体，分子的平均动能一定大，但分子的平均速率不一定大，因为不同物质分子的质量不同，所以动能大的速率不一定大．
B、D错：根据单个分子的速率、动能讨论温度是没有意义的，因为温度是大量分子表现出的宏观规律．
答案：A
要点二
【例2】 【解析】 A、B错：当分子力表现为引力时，则r>r0，随着分子间距离的增大，分子力先增大后减小，分子势能随着分子间距离的增大而增大．
C错，D对：当分子力表现为斥力时，则r【答案】 D
变式训练2 解析：A对：根据F－r图像信息可知，当r>r1时，合力表现为吸引．
B错：当rC对：r1为分子间的平衡距离，当rr1时分子间作用力表现为引力，分子间距增大时分子力做负功，分子势能增大，所以当分子间距离为r1时，分子势能最小．
D对：由r1变到r2的过程中，分子间作用力合力表现为吸引，且做负功．
答案：ACD
变式训练3 解析：甲图线为分子力与分子间距离的关系图线，A错误；当r>r0时，随着分子间距离的增大，分子力先增加后减小，B错误；当r答案：D
要点三
【例3】 【解析】 A、B错：如果保持该气体体积不变，则分子势能不变，当温度升高时，分子平均动能增大，其内能增大．C对，D错：如果保持其温度不变，则分子平均动能不变，当体积增大时，分子势能增大，其内能增大．
【答案】 C
变式训练4 解析：机械能是宏观能量，当物体的动能和势能均为零时，机械能就为零；而物体内的分子在永不停息地做无规则运动，且存在相互作用力，所以物体的内能永不为零，A项正确；物体的内能与物质的量、温度和体积有关，B、C、D错误．
答案：A
随堂演练 达标检测
1．解析：温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大．但有些分子的动能可能减小，A正确，B错误；内能增大，温度不一定升高，因为增加内能可以只通过改变分子势能，C错误；不同种类的分子，分子质量不一定相等，因此无法比较分子的平均速率大小，D错误．
答案：A
2．解析：内能和机械能是两种不同的能，内能由物体分子状态决定，而机械能由物体的质量、速度、相对高度或弹性形变程度决定，两者的决定因素是不同的．物体被举高，机械能增大，若温度降低，内能可能减小，故A错误；物体在水平面上克服摩擦力做减速运动，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，故B正确；物体静止，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，故C错误；物体内分子在永不停息地运动，内能不可能为零，而物体的机械能在一定条件下可以为零，故D正确．
答案：BD
3．解析：当r>r0时，分子力表现为引力，随r增大，引力做负功，Ep增加，故选项A正确，选项D错误．当r答案：AB
4．解析：当r＝r0时引力与斥力的合力为零，即分子力为零，A、D错；当分子间的距离趋于r0时，分子力做正功，分子势能减少，r＝r0时分子势能最小，B对，C错．
答案：B
5．解析：物体的内能与物体的机械运动无关，故A错误．当气体的体积不变而温度降低时，气体的分子势能不变，分子的平均动能减小，气体的内能减小，故B正确．分子势能与空间位置无关，故C错误；任何物体在任何状态下都有内能，故D错误．
答案：B
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