第十三章热学选修33Word格式文档下载.docx

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1023mol－1。

2．分子的热运动：

分子永不停息地做无规则运动

扩散

现象

指相互接触的不同物质能够彼此进入对方的现象。

温度越高，扩散越快；

扩散可在固体、液体、气体中进行

布朗

运动

指悬浮在液体（或气体）中的微粒的无规则运动。

微粒越小，温度越高，布朗运动越显著

3.布朗运动和分子热运动的比较

布朗运动

分子热运动

主体

微粒

分子

区别

布朗运动是微粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的微粒不做布朗运动，但它本身以及周围的分子仍在做热运动

热运动是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到

共同点

都是永不停息的无规则运动，都随温度升高而变得更加激烈，都是肉眼不能直接观察到的

联系

布朗运动是由微粒受到周围分子做热运动的撞击力的不平衡而引起的，它是分子做无规则运动的间接反映

4.分子间的相互作用力

分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快，如图所示。

（1）当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0。

（2）当r＜r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引＜F斥，F表现为斥力。

（3）当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引＞F斥，F表现为引力。

（4）当r＞10r0（10－9m）时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间相互作用力为零（F＝0）。

[小题练通]

1．为了估测一容器中气体分子间的平均距离，需要知道的物理量是（　　）

A．阿伏加德罗常数、该气体的质量和摩尔质量

B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度

C．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积

D．该气体的密度、体积和摩尔质量

解析：

选B　只有已知阿伏加德罗常数和气体摩尔体积，才能估测出气体分子间的平均距离，而只有知道气体的摩尔质量和密度才能计算出气体摩尔体积，故B正确。

2．（人教教材改编题）下列关于布朗运动的说法正确的是（　　）

A．布朗运动就是分子的无规则运动

B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动

C．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈

D．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动

选D　布朗运动不是液体、固体分子的无规则运动，而是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，要通过显微镜才能观察到，A、B错误，D正确；

而胡椒粉颗粒大，其运动不是布朗运动，C错误。

3．（粤教教材原题）两个分子由距离很远（r>

10－9m）逐渐靠拢到很难再靠近的过程中，分子间作用力的大小将（　　）

A．先减小后增大

B．先增大后减小

C．先增大后减小再增大

D．先减小后增大再减小

选C　根据分子间相互作用力的特点，两个分子由距离很远逐渐靠拢到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，故C正确。

[融会贯通]

（1）阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，常用来进行微观量的估算。

（2）布朗运动不是液体分子的运动，也不是固体颗粒中分子的运动，而是固体小颗粒在液体分子撞击下的无规则运动，它间接地反映了液体分子的无规则运动。

（3）分子间的作用力等于分子间引力和斥力的合力，分子引力、斥力都随分子间距离的减小而增大，而分子间的作用力随分子距离的变化是比较复杂的。

点点通

（二）　温度和内能

1．温度

两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表征这一“共同热学性质”的物理量叫做温度。

一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

2．摄氏温标和热力学温标

单位

规定

关系

摄氏温标（t）

℃

在标准大气压下，冰的熔点是0_℃，水的沸点是100℃

T＝t＋273.15K

ΔT＝Δt

热力学温标（T）

K

零下273.15_℃即为0K

3.分子动能

（1）分子动能是分子热运动所具有的动能。

（2）分子热运动的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．分子势能

（1）意义：

由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相互位置决定的能。

（2）分子势能的决定因素

①微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；

取r→∞处为零势能处，分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示，当r＝r0时分子势能最小。

②宏观上——决定于体积和状态。

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，是状态量。

对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。

（2）改变物体内能的两种方式：

做功和热传递。

[小题练通]

1．（多选）（2018·

全国卷Ⅱ）对于实际的气体，下列说法正确的是（　　）

A．气体的内能包括气体分子的重力势能

B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能

C．气体的内能包括气体整体运动的动能

D．气体的体积变化时，其内能可能不变

E．气体的内能包括气体分子热运动的动能

选BDE　实际气体的内能包括分子之间相互作用的势能和分子热运动的动能，与分子的重力势能和整体的动能均无关。

改变气体内能的方式有做功和热传递。

综上所述，B、D、E正确。

2．（多选）（鲁科教材改编题）如图，用温度计测量质量已知的甲、乙、丙三杯水的温度，根据测量结果可以知道（　　）

A．甲杯中水的内能最少

B．甲、乙杯中水的内能一样多

C．丙杯中水分子的平均动能最大

D．甲杯中水分子的平均动能小于乙杯中水分子的平均动能

选AC　甲杯中水的质量最小，温度和乙杯中的相同且小于丙杯中的，故甲杯中水的内能最小，A正确，B错误；

丙杯中水的温度最高，水分子的平均动能最大，C正确；

甲、乙杯中水的温度相同，水分子的平均动能相同，D错误。

3．（多选）（粤教教材原题）有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无限远处逐渐向甲分子靠近，直到不能再靠近为止，在这整个过程中（　　）

A．分子力总是对乙分子做正功

B．分子势能先增大后减小

C．先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功

D．在分子力为零时，分子势能最小

选CD　根据分子力的特点，乙分子由无限远向甲分子靠近过程中，分子力由引力变为零再变为斥力，则分子力先做正功，再做负功，分子势能先减小后增大，分子力为零时，分子势能最小，故A、B错误，C、D正确。

4．（沪科教材原题）关于物体的内能和分子势能，下列说法中正确的是（　　）

A．物体的速度增大，则分子的动能增加，内能也一定增加

B．物体温度不变，内能可能变大

C．物体的内能与温度有关，与物体的体积无关

D．把物体举得越高，分子势能越大

选B　物体的速度、高度只改变其机械能，与内能、分子势能无关，A、D错误；

物体温度不变，分子平均动能不变，但分子势能可能变大，所以内能可能变大，B正确；

物体的内能与其温度、体积都有关，C错误。

分子力及分子势能的图像比较

分子力F

分子势能Ep

图像

随分子间距离的变化情况

r<

r0

F随r增大而减小，表现为斥力

r增大，F做正功，Ep减小

r>

r增大，F先增大后减小，表现为引力

r增大，F做负功，Ep增大

r＝r0

F引＝F斥，F＝0

Ep最小，但不为零

10r0

引力和斥力都很微弱，F＝0

Ep＝0

1．（多选）（2017·

海南高考）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

E．液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的

选ABE　布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动，故A正确；

液体温度越高，分子热运动越剧烈，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈，故B正确；

悬浮颗粒越大，惯性越大，碰撞时受到各个方向的撞击作用越接近平衡，所以大颗粒不做布朗运动或布朗运动不明显，故C错误；

布朗运动是悬浮在液体中微粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，故D错误；

液体中悬浮微粒的布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的，故E正确。

2．（多选）（2019·

南昌模拟）关于分子间的作用力，下列说法正确的是（　　）

A．若分子间的距离增大，则分子间的引力和斥力均减小

B．若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力均增大

C．若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力的合力一定增大

D．若分子间的距离增大，则分子间的引力和斥力的合力一定减小

E．若分子间的距离从无穷远处开始减小，则引力和斥力的合力先增大后减小再增大

选ABE　分子间的引力、斥力和合力与分子间距离的关系如图所示。

若分子间的距离增大，则分子间的引力和斥力均减小，选项A正确；

若分子间的距离减小，则分子间的引力和斥力均增大，选项B正确；

若分子间的距离从大于r0的适当位置减小，则分子间引力和斥力的合力可能减小，选项C错误；

若分子间的距离从r0的位置开始增大，则开始一段距离内分子间引力和斥力的合力增大，选项D错误；

若分子间距离从无穷远处开始减小，则引力和斥力的合力先增大后减小再增大，选项E正确。

3．（多选）（2016·

全国卷Ⅲ）关于气体的内能，下列说法正确的是（　　）

A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同

B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大

C．气体被压缩时，内能可能不变

D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关

E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加

选CDE　气体的内能由物质的量、温度和体积决定，质量和温度都相同的气体，内能可能不同，A错误；

内能与物体的运动速度无关，B错误；

气体被压缩时，若同时对外传热，根据热力学第一定律知内能可能不变，C正确；

一定量的某种理想气体的内能只与温度有关，D正确；

根据理想气体状态方程，一定量的某种理想气体在压强不变的情况下，体积变大，则温度一定升高，内能一定增加，E正确。

4．（多选）下列说法正确的是（　　）

A．固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既存在引力又存在斥力

B．“破镜不能重圆”是因为分子间存在斥力

C．水和酒精混合后的体积小于混合前体积之和，说明分子间存在一定的间隙

D．用打气筒向篮球充气时需用力，说明气体分子间有斥力

E．水黾可以停在水面上，主要是因为水黾受到水的表面张力的作用

选ACE　固体很难被拉伸，说明分子间存在引力，很难被压缩，说明分子间存在斥力，A正确；

分子力是一种短程力，“破镜不能重圆”是因为分子间距离超出了分子力作用的范围，B错误；

水和酒精混合后的体积小于混合前体积之和，说明分子间存在一定的间隙，C正确；

用打气筒向篮球充气时需用力，是因为篮球内部气体的压强太大，D错误；

水黾可以停在水面上，主要是因为水黾受到水的表面张力的作用，E正确。

5．（多选）两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离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F的作用下，由静止开始相互接近。

若两分子相距无穷远时，分子势能为零，下列说法正确的是（　　）

A．在r>

r0阶段，F做正功，分子动能增大，势能也增大

B．在r<

r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能增大

C．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

E．分子动能和势能之和在整个过程中不变

选BCE　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F的作用下，由静止开始相互接近，F做正功，分子动能增大，势能减小，选项A错误；

在r＜r0阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增大，选项B正确；

在r＝r0时，分子势能最小，动能最大，选项C正确；

在整个过程中，只有F做功，分子动能和势能之和保持不变，两分子相距无穷远时，分子势能为零，故在r＝r0时，分子势能为负值，选项D错误，E正确。

6．（多选）下列说法正确的是（　　）

A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性

B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大

C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大

D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素

E．当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大

选ACD　显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，即布朗运动，间接反映了液体分子运动的无规则性，故A正确；

分子间的相互作用力随着分子间距离由很小逐渐增大，r<

r0（平衡位置）时，分子力（斥力）随r增大而减小，分子势能减小，当r＝r0时，分子力等于零，分子势能最小，然后随r增大分子力（引力）先增大再减小，分子势能逐渐增大，故B错误，C正确；

分子之间存在间隙，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，故D正确；

温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子热运动的速率都增大，故E错误。

7．（多选）如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离。

图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法中正确的是（　　）

A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10－10m

B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10－10m

C．若两个分子间距离增大，则分子势能也增大

D．由分子动理论可知，温度相同的氢气和氧气分子平均动能相等

E．质量和温度都相同的氢气和氧气（视为理想气体），氢气的内能大

选BDE　分子引力和分子斥力都会随着分子间距离的增大而减小，只是斥力减小得更快，由题图可知，ab为引力曲线，cd为斥力曲线，分子引力和斥力大小相等时，分子距离（即e点横坐标）数量级为10－10m，A错误，B正确；

两个分子间距离增大，若分子力表现为引力，分子力做负功，分子势能增大，若分子力表现为斥力，分子力做正功，分子势能减小，C错误；

分子平均动能只与温度有关，即温度相同的氢气和氧气分子平均动能相等，D正确；

质量和温度都相同的氢气和氧气，氢气分子数量较多，因此氢气内能大，E正确。

8．（多选）PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，是造成大气污染的主要成分，其悬浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害。

矿物燃料的燃烧和排放是形成PM2.5的主要原因。

下列有关PM2.5的说法中正确的是（　　）

A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当

B．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动

C．温度越低，PM2.5活动越剧烈

D．倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度

E．PM2.5中颗粒小一些的，其运动比其他较大颗粒更为剧烈

选BDE　氧分子的尺寸的数量级在10－10m左右，则PM2.5的尺寸远大于空气中氧分子的尺寸的数量级，选项A错误；

PM2.5在空气中的运动是固体微粒的运动，属于布朗运动，选项B正确；

温度越高，PM2.5活动越剧烈，选项C错误；

由PM2.5的形成原因知，倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度，选项D正确；

PM2.5中颗粒小一些的，其运动比其他较大颗粒更为剧烈，选项E正确。

9．（多选）下列关于热现象的叙述正确的是（　　）

A．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，跟单位体积内的分子数及温度有关

B．布朗运动是液体分子的运动，它说明液体分子不停地做无规则热运动

C．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小

D．如果气体分子总数不变，当气体温度升高时，气体分子的平均动能一定增大，压强也必然增大

E．能量耗散反映了自然界中的宏观过程具有不可逆性

选ACE　根据压强的微观意义可知，选项A正确。

布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，选项B错误。

当分子间的引力和斥力平衡时，分子力为零，若靠近则分子力表现为斥力，做负功，分子势能增大；

若远离，分子力表现为引力，也做负功，分子势能也增大，故此时分子势能最小，选项C正确。

如果气体分子总数不变，当气体温度升高时，气体分子的平均动能一定增大；

若体积同时增大，则压强不一定增大，选项D错误。

能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，选项E正确。

10．（多选）关于热现象和热学规律，以下说法正确的是（　　）

A．布朗运动表明构成悬浮微粒的分子在做无规则运动

B．两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小

C．热量可以从低温物体传递到高温物体

D．物体的摄氏温度变化1℃，其热力学温度变化273K

E．两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，它们的分子势能先减小后增大

选BCE　布朗运动是悬浮在液体中的微粒的无规则运动，表明液体分子在做无规则运动，选项A错误；

根据分子间引力和斥力的变化特点知，选项B正确；

根据热力学第二定律，热量可以从低温物体传递到高温物体，但要引起其他的变化，选项C正确；

物体的摄氏温度变化1℃，其热力学温度变化1K，选项D错误；

两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，它们之间的分子力先为斥力后为引力，分子势能先减小后增大，选项E正确。

第75课时　固体、液体和气体（双基落实课）

点点通

（一）　固体的性质

晶体

非晶体

单晶体

多晶体

外形

规则

不规则

熔点

确定

不确定

物理性质

各向异性

各向同性

原子排列

有规则，但多晶体中每个单晶体间的排列无规则

无规则

形成与转化

有的物质在不同条件下能够形成不同的晶体，同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些晶体在一定条件下也可以转化为非晶体

典型物质

石英、云母、食盐、硫酸铜

玻璃、蜂蜡、松香

1．（粤教教材原题）关于晶体和非晶体，下列说法中哪些是正确的（　　）

A．各向同性的物质一定没有确定的熔点

B．晶体熔化时温度和内能都不变

C．通常的金属材料是各向同性的，所以这些金属都是非晶体

D．晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化

选D　多晶体是各向同性的，但有确定的熔点，A错误；

晶体熔化时温度不变而内能增加，B错误；

通常的金属都是多晶体，C错误；

晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，D正确。

2．（沪科教材原题）关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是（　　）

A．可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体

B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体

C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体

D．一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则这块晶体一定是多晶体

选C　晶体包括单晶体和多晶体，只有单晶体才有各向异性，A错误；

均匀薄片沿各个方向的强度一样，可能是多晶体，B错误；

单晶体才有各向异性，C正确；

单晶体并非所有物理性质都表现为各向异性，故各个方向的导热性相同的晶体也可能是单晶体，D错误。

3．（粤教教材原题）辨别物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是（　　）

A．从外形来判断

B．从各向异性或各向同性来判断

C．从导电性能来判断

D．从是否具有确定的熔点来判断

选D　辨别晶体和非晶体，最好的方法是看有没有确定的熔点，故D正确。

（1）单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性。

（2）只要是具有各向异性的固体必定是晶体，且是单晶体。

（3）只要是具有确定熔点的固体必定是晶体，反之，必是非晶体。

（4）有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。

点点通

（二）　液体的表面张力和液晶

1．液体的表面张力

（1）作用：

液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。

（2）方向：

表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的各条分界线垂直。

（3）浸润和不浸润

附着层内液体分子间距比液体内部小，表现为浸润；

附着层内液体分子间距比液体内部大，表现为不浸润。

（4）毛细现象

一种现象是浸润液体在细管中上升，另一种现象是不浸润液体在细管中下降。

2．液晶

（1）液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。

（2）液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。

（3）液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。

1．（多选）（粤教教材原题）下列现象中，与液体表面张力有关的是（　　）

A．小缝衣针漂浮在水面上

B．小木船漂浮在水面上

C．荷叶上的小水珠呈球形

D．慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来

选ACD　小缝衣针能漂浮在水面上，荷叶上的小水珠呈球形，水面能稍高出小酒杯杯口，都和液体表面张力有关，而小木船漂浮在水面上是水的浮力造成的，故选A、C、D。

2．（沪科教材原题）关于草、树叶上的露珠呈球形的原因，下列说法中正确的是（　　）

A．露珠呈球形只是因为重力的作用

B．露珠受到重力的影响比表面张力小得多，露珠呈球形只能是因为表面张力的作用

C．重力和表面张力互相平衡，露珠呈球形是因为水的黏合力

D．露珠呈球形是因为重力和表面张力的同时作用

选B　露珠呈球形是液体表面张力造成的，与重力无关，B正确。

3．（多选）（粤教教材原题）关于液晶的分子排列，下列说法正确的是（　　）

A．液晶分子在特定方向排列整齐

B．液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列变化

C．液晶分子的排列整齐而且稳定

D．液晶的物理性质稳定

选AB　液晶既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性，液晶分子在特定方向上排列整齐，液晶分子的排列是不稳定的，外界的微小变动就能引起液晶分子排列的