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高考物理学霸复习讲义分子动理论-第一部分 分子动理论

一、物体是由大量分子组成的 1.微观量的估算(1)微观量:分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0。

(2)宏观量:物体的体积V 、摩尔体积V m 、质量m 、摩尔质量M 、密度ρ。

(3)关系①分子的质量:m 0A AV Mm N N ρ==; ②分子的体积:m 0A AV M V N N ρ==; ③物体所含的分子数:A A m m V m N N N V V ρ==或A A m V N N N M Mρ==。

(4)两种模型 ①球体模型直径为d ②立方体模型边长为30V d = 2.关于分子两种模型理解的四个误区 误区1:误认为固体、液体分子一定是球状的产生误区的原因是认为分子、原子就像宏观中的小球一样,都是球形的。

实际上分子是有结构的,并且不同物质的分子结构是不同的,为研究问题方便,通常把分子看作球体。

误区2:误认为物质处于不同物态时均可用分子的球状模型产生误区的原因是对物质处于不同物态时分子间的距离变化不了解。

通常情况下认为固态和液态时分子是紧密排列的,此时可应用分子的球状模型进行分析。

但处于气态时分子间的距离已经很大了,此时就不能用分子的球状模型进行分析了。

误区3:误认为一个物体的体积等于其内部所有分子的体积之和产生误区的原因是认为所有物质的分子是紧密排列的,其实分子之间是有空隙的,对于固体和液体,分子间距离很小,可近似认为物体的体积等于所有分子体积之和;但对于气体,分子间距离很大,气体的体积远大于所有气体分子的体积之和。

误区4:误认为只能把分子看成球状模型其原因是经常出现分子直径的说法,其实在研究物体中分子的排列时,除了球状模型之外,还经常有立方体模型等。

建立模型的原则是使研究问题的方便。

二、扩散现象1.对扩散现象的认识(1)扩散现象:不同物质能够彼此进入对方的现象。

(2)产生原因:由物质分子的无规则运动产生。

(3)发生环境:物质处于固态、液态和气态时,都能发生扩散现象。

(4)意义:证明了物质分子永不停息地做无规则运动。

(5)规律:温度越高,扩散现象越明显。

(6)应用:在高温条件下通过分子的扩散在纯净的半导体材料中掺入其他元素来生产半导体器件。

2.影响扩散现象明显程度的因素(1)物态①气态物质的扩散现象最快、最显著。

②固态物质的扩散现象最慢,短时间内非常不明显。

③液态物质的扩散现象的明显程度介于气态与固态之间。

(2)温度:在两种物质一定的前提下,扩散现象发生的明显程度与物质的温度有关,温度越高,扩散现象越显著。

(3)浓度差:两种物质的浓度差越大,扩散现象越显著3.分子运动的两个特点(1)永不停息:不分季节,也不分白天和黑夜,分子每时每刻都在运动。

(2)无规则:单个分子的运动无规则,但大量分子的运动又具有规律性,总体上分子由浓度大的地方向浓度小的地方运动。

三、布朗运动1.对布朗运动的认识(1)概念:悬浮在液体(或气体)中的微粒不停地做无规则运动。

(2)产生的原因:大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的。

(3)布朗运动的特点:永不停息、无规则。

(4)影响因素:微粒越小,布朗运动越明显,温度越高,布朗运动越激烈。

(5)意义:布朗运动间接地反映了液体(气体)分子运动的无规则性。

2.影响因素(1)微粒越小,布朗运动越明显:悬浮微粒越小,某时刻与它相撞的分子数越少,来自各方向的冲击力越不易平衡;另外微粒越小,其质量也就越小,相同冲击力下产生的加速度越大。

因此,微粒越小,布朗运动越明显。

(2)温度越高,布朗运动越激烈:温度越高,液体分子的运动(平均)速率越大,对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大,产生的加速度也越大,因此温度越高,布朗运动越激烈。

3.实质布朗运动不是分子的运动,而是固体微粒的运动。

布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性;布朗运动与温度有关,表明液体分子运动的激烈程度与温度有关。

4.热运动(1)定义:分子永不停息的无规则运动。

(2)宏观表现:扩散现象和布朗运动。

(3)特点①永不停息;②运动无规则;③温度越高,分子的热运动越剧烈。

5.布朗运动与分子热运动(1)扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。

(2)布朗运动不是分子的运动,是液体分子无规则运动的反映。

四、分子动理论1.内容物体是由大量分子组成的,分子在做永不停息的无规则运动,分子之间存在着引力和斥力。

2.统计规律(1)微观方面:各个分子的运动都是不规则的,带有偶然性。

(2)宏观方面:大量分子的运动有一定的规律,叫做统计规律。

大量分子的集体行为受统计规律的支配。

【典例1】关于布朗运动,下列说法正确的是A.颗粒越大布朗运动越剧烈B.布朗运动是液体分子的运动C.布朗运动的剧烈程度与温度无关D.布朗运动是大量液体分子频繁碰撞造成的【答案】D【解析】布朗运动是液体分子不停地做无规则运动时,由于不断地随机撞击悬浮微粒,当悬浮的微粒足够小时,因为受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的,在某一瞬间,微粒在另一个方向受到的撞击作用强,致使微粒又向其他方向运动。

所以颗粒越大,质量越大,撞击的作用力使之运动就越不明显,故A错误;布朗运动不是液体分子的运动,而是液体分子对悬浮微粒的撞击而使这些颗粒运动的现象,故B错误;温度越高,分子运动越剧烈,液体分子对悬浮微粒撞击力度就越大,布朗运动会越剧烈,故C错误;布朗运动是大量液体分子频繁碰撞造成的,D正确。

【典例2】下列四种现象中,属于扩散现象的有A.雨后的天空中悬浮着很多小水滴B.海绵吸水C.在一杯开水中放几粒盐,整杯水很快就会变咸D.把一堆煤倒在白墙墙角,几年后铲下煤后发现墙中有煤E.春天在公园里散步,随处都能闻到花香味【答案】CDE【解析】扩散现象是指两种不同的分子互相渗透到对方中去的现象,它是由分子运动引起的。

天空中的小水滴不是分子,小水滴是由大量水分子组成的,小水滴悬浮于空气中并非分子运动所为,故A错误。

同样海绵吸水也不是分子运动的结果,故B错误。

整杯水变咸是盐分子渗透到水分子之间导致的,墙中有煤也是煤分子渗透的结果,春天各种花的芳香分子扩散到空气中传得很远,故CDE项正确。

【名师点睛】扩散现象不是外界作用引起的,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反映。

【典例3】下列关于布朗运动的叙述,正确的是A.悬浮小颗粒的运动是杂乱无章的B.液体的温度越低,悬浮小颗粒的运动越缓慢。

当液体的温度降到零摄氏度时,固体小颗粒的运动就会停止C.被冻结的冰块中的小炭粒不能做布朗运动,是因为在固体中不能发生布朗运动D.做布朗运动的固体颗粒越小,布朗运动越明显E.因为布朗运动的激烈程度跟温度有关,所以布朗运动也叫热运动【答案】ACD【解析】布朗运动的特征之一就是无规则性,故A正确;布朗运动只能发生在液体或气体中,在固体中不能发生,并不是因为固体分子不运动,任何物质的分子都在永不停息地运动;布朗运动的剧烈程度与温度有关,当温度越低时,布朗运动越不明显,但不会停止,故B错误,C正确;布朗运动的明显程度受颗粒大小的影响,颗粒越小,受力越不容易平衡,运动越剧烈,故D正确;热运动是分子的无规则运动,由于布朗运动不是分子的运动,所以不能说布朗运动是热运动,E错误。

规律总结:A.知道某物质的摩尔质量和密度,可求出阿伏加德罗常数B.布朗运动反映了分子在做无规则的热运动C.没有摩擦的理想热机可以把吸收的热量全部转化为机械能D.内能不同的物体,分子运动的平均动能可能相同【答案】BD【解析】已知摩尔质量和密度,可以计算摩尔体积,而不知道一个分子的质量所以无法计算阿伏伽德罗常数,选项A错误;布朗运动看到的是固体小颗粒在液体分子撞击下的无规则运动,但反映的是分子在做无规则热运动,选项B正确。

即使没有摩擦的热机也不可能把吸收的热量全部转化为机械能,违反了热力学第二定律,选项C错误;内能与温度及质量有关,而平均动能与温度有关,内能不同可能是质量不同,温度相同所以平均动能也可能相同,选项D正确。

【名师点睛】本题是对质量、密度、体积以及布朗运动等基本概念的考查,在学习的过程中对基本概念正确理解至关重要。

【典例5】下列叙述正确的有A.布朗运动不是分子运动,但说明了固体微粒内的分子在做无规则运动B.当分之间的距离逐渐增大时,分子间的引力和斥力都同时减小C.固体微粒越小,温度越高,布朗运动就越明显D.温度升高,物体内的每一个分子的热运动速率都增大E.物体的内能跟物体的温度和体积有关【答案】BCE【解析】布朗运动不是分子运动,但说明了液体内的分子在做无规则运动,选项A 错误;当分子之间的距离逐渐增大时,分子间的引力和斥力都同时减小,选项B 正确;固体微粒越小,温度越高,布朗运动就越明显,选项C 正确;温度升高,物体内的分子的平均热运动速率增大,但不是每一个分子的热运动速率都增大,选项D 错误; 物体的内能跟物体的温度和体积有关,选项E 正确;故选BCE 。

【名师点睛】此题考查的都是易错知识点,尤其是布朗运动,要知道布朗运动既不是颗粒分子的运动,也不是液体分子的运动,而是液体分子无规则运动的反映。

【典例6】在标准状况下,有体积为V 的水和体积为V 的可认为是理想气体的水蒸气。

已知水的密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A ,水的摩尔质量为M A ,在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V A ,求:(1)标准状况下水分子与水蒸气分子的平均动能的大小关系; (2)它们中各有多少水分子;(3)它们中相邻两个水分子之间的平均距离。

【答案】(1)相等 (2)A AVN M ρA A V N V (3)A3A6πM N ρ A3AV N 【解析】(1)在标准状况下温度相同,所以分子的平均动能相同。

(2)体积为V 的水,质量为M =ρV 分子个数为n 1=A A M N M =A AV N M ρ, 对体积为V 的水蒸气,分子个数为n 2=A AVN V (3)设相邻的两个水分子之间的平均距离为d ,将水分子视为球形 则每个水分子的体积为A 1AM V n N ρ=, 分子间距等于分子直径d =A3A6πM N ρ,设相邻的水蒸气中两个水分子之间距离为d ′,将水分子占据的空间视为立方体。

d ′=A3AV N 。

【名师点睛】解决本题的关键是要明确质量、体积与密度的关系,以及摩尔质量、摩尔体积和物质的量之间的关系,其中阿伏加德罗常数是微观量与宏观量的桥梁。

1.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.布朗运动是指液体中悬浮颗粒的无规则运动C.温度降低,物体内每个分子的动能一定减小D.温度低的物体内能一定小【答案】B【解析】布朗运动实际是液体分子无规则运动时对花粉颗粒撞击时的不平衡致使花粉颗粒做无规则运动所形成的,所以布朗运动显示的并不是液体分子的无规则运动,而是花粉颗粒的运动,故A错误,B正确;由于温度是分子的平均动能的标志,故温度降低时,其分子平均动能会减小,而不是每个分子的动能减小,故C错误;温度低的物体其内能不一定小,因为物体的温度低,但如果其质量大,其内能也可能大于温度比它高的物体,所以D错误。

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