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一、分子动力学理论的注解 (1) 物质是由大量的分子组成的。 分子是具有物质特性的最小粒子。 通常,分子半径的数量级为m,质量的数量级为kg到kg。 阿伏加德罗常数 NA6 .mol1。 从含义上可以看出,阿伏加德罗常数是连接世界与世界的桥梁。 阿伏加德罗常数是摩尔质量M、摩尔体积V、分子质量m、分子体积V0的联系桥物理6微观与宏观(二)分子永无止境的随机运动运动与运动是永无止境的实验基础物质中分子的随机运动 布朗运动是花粉颗粒漂浮在液体中的运动,布朗运动的激励不是外界激励引起的,它来自液体内部,是由液体分子不断漂浮在液体中引起的. 因此,布朗运动实际上不是液体分子的运动,但它证明了
2. 很明显,液体分子在不断地随机运动。 温度越高,布朗运动越多,这意味着温度越高,液体分子的随机运动越分散,从而与固体小颗粒发生碰撞。 (3) 分子间的相互斥力 图1711 显示了斥力与分子间距离的关系。 从图中可以理解:分子间的吸引力和作用力是同时存在的。 吸引力和作用力的合力称为分子力。 数量级是1010m。 分子间排斥力是一种短程力。 当r10r0时,分子间斥力趋近于0。给定阿伏伽德罗常数,物质的摩尔质量和摩尔体积,可以估算出下列哪些值( ) A 固体物质分子的大小和质量 B 固体物质分子的大小和质量液态物质分子的大小 C 气态物质分子的大小和质量 D 气态物质分子的质量 1 微观计算阿伏加德罗常数(NA) ABD 答案ABD (2019
3.湛江第一模型)已知某种物质的摩尔质量为M,密度为 ,阿伏加德罗常数为NA,则该物质的分子质量为_,单位体积的分子数为_答M/NANA/M概念 如果1g水均匀分布在月球表面,那么1cm2的表面有多少个水分子? (已知1mol水的质量为18g,月球的表面积约为。结果保留一个有效数字。)1g水中的分子数为NmNA/M; 1cm2中的分子数为nNS/() 下列关于布朗运动和扩散的说法正确的是:() A.只有布朗运动才能说明分子在做不停的随机运动。 B. 布朗运动和扩散现象都是分子运动。 C.温度越高,布朗运动和扩散现象越明显。 D. 扩散现象是 2 个分子永无止境的热运动的实验
4.证明布朗运动CD分析扩散现象也可以说明分子在做不间断的随机运动,所以A错,扩散现象确实是分子运动,但布朗运动是悬浮液中漂浮粒子的运动,所以B 错误,正确选项为C、D。 答案CD 区分布朗运动和分子运动的关键是掌握布朗运动的特点,其发生的原因,以及与分子热运动的关系。 这道题最有可能选错的是B,选错的主要原因是感觉布朗运动是分子的运动,这是由于对布朗运动和热运动的概念和关系没有深入理解造成的. 在昏暗的卧室里,从射入的阳光中,可以看到空气中漂浮的尘埃颗粒。 , 这种尘埃粒子的运动 () A 是布朗运动 B 不是布朗运动 C 自由落体运动 D 是由气流和重力引起的 答案 BD 假设两个分子 a 和 b 之间的距离为 r0, 引力分子之间的力 f 等于力 f 排斥力,现在是固定的
5. a,从a的剩余距离处释放b,在b远离a的过程中,(1)f引力和f斥力均减小,但_减小得更快; 此时分子力所做的功为_(2) 当b第一次达到最大速度时,a与b的宽度距离为_,分子间的相互斥力等于_; 如果无穷远处的分子势能为零,则此时a和b之间的分子势能为_零(填“大于”、“小于”或“等于”) 3 分子间的相互作用由复杂结构决定的分子是由原子组成的,而原子是由原子核和核外电子组成的。 带电粒子的复杂运动和相互作用使分子具有如此复杂的排斥力。 解决这个问题的根本是正确认识。 分子间引力与引力同时存在及其随分子宽度变化的变化
6. 玻璃破碎后不能连在一起,原因是() A 分子引力太小 B 玻璃表面太光滑不粘 C 玻璃碎片之间只有少数接触点,大部分横截面宽度为太远了 大了,超出了分子引力的范围 D 玻璃分子间的斥力主要是力 答案 C 一种物质的摩尔质量为 M,密度为分子热运动速率分布图,阿伏加德罗常数为 NA,那么该物质的每个分子的质量物质为m0_,每个分子的体积为V0_,单位体积中所含的分子数为n_。 M/NAM/NANA/M 观察布朗运动时,从粒子的a点开始计时,每隔30s记录粒子的一个位置,得到b,c,d,e,f,g等点,然后依次用直线连接起来,如图1712,那么75s结束的粒子的位置()A一定在cd的中点,B在连接cd的连线上,但不一定在 cd 的中点 C 一定不能在 cd 的线上
7、中点D可能在直线cd以外的一点,分析布朗运动中粒子的运动是不规则的,答案D不能用描述宏观物体运动的方式来描述。 (1)【实验原理】把硬脂酸滴在海面上,让硬脂酸尽可能漂浮,硬脂酸会在海面上形成一层油膜,如果把分子看成球形,长度单分子油膜的半径可以看作是硬脂酸分子的半径,可以通过事先测得的硬脂酸液滴的体积V和油膜的面积S来计算分子的半径: d(2)【实验器具】充水方盘、注射器(或塑料滴管)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油膜法估算分子大小、单分子醇氨硬脂酸盐、量筒(3) 【实验步骤】在方形盘中放入适量的水(约2cm深),使水保持平衡状态。 从注射器(或塑料滴管)中取出预先配制好的酒精硬脂酸碱液,倒入量杯中,记下烧杯中碱液的1mL
8、需要加入的氨水滴数; 将湿疹粉撒在海面上; 用注射器(或滴管)在海面上滴一滴醇硬脂酸碱; 均匀处理硬脂酸膜的面积稳定后,将玻璃板放在方板上,用笔描出硬脂酸膜的形状; 将有硬脂酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,计算油膜面积S; 估算油膜长度d,即分子半径 (4) 【注意事项】实验前应注意方盘是否干净,方盘内的水要保持平整,湿疹粉应均匀撒在海面上。 靠近海面,离海面不太高。 计算硬脂酸膜面积时,用坐标纸上的方格(周长1cm)的个数来估算,小于一半的方格舍弃,小于一半的算出。 估算分子半径时,注意滴加的不是纯甾醇,而是醇硬脂酸碱液,用一滴碱液的体积除以碱液的体积比含量(1)分子动力学
9.能量:进行热运动的分子具有动能。 在热现象的研究中,分子的热运动是物体分子热运动平均动能的宏观标志是有意义的。 相同的温度和相同的平均分子动能是分子的函数。 分子势能、物体内能、平均动能和气温 (2)分子势能:分子间的势能由分子势能决定。 分子势能随分子宽度的变化而变化。 当分子间距离减小(分子力做负功)时,分子间斥力作为作用力时,分子势能随分子宽度距离减小而减小(分子力做正功)。 可见,分子宽度距离等于分子平衡位置 分子势能具有这一特性,分子势能随分子宽度变化的问题就很容易解决。 相对位置减小,最小值减小。 (3)物体的内能:物体所有分子的动能和势能之和称为物体的内能。 有能力的
10、物体的内能与物体的总和有关。 理想二氧化碳没有分子势能,所以理想二氧化碳的内能与体积无关。 分子符号,表示物体内部分子不规则运动的强度 2 空气温度和温度标度 冷热平均动能 (2) 两个温度标度 摄氏温度标度:在1个标准大气压下,冷水混合物的温度为0,沸水的温度为 100 符号为 t。 热力学温标:规定为热力学体温的0K热力学温度,单位为摄氏度。 符号为T,单位为开尔文,符号为K。热力学温度是国际单位制中七个基本数学量之一。 0K称为高温的极限热力学温标,与摄氏温标的关系为:Tt273.15K,通常为.15绝对零(3)热力学温标
11、与摄氏温标的区别和联系 热力学温标表示的空气温度和摄氏温标表示的温度,虽然起点不同,但湿度的区间是相同的,即Tt3二氧化碳分子运动无规律,速度大。 有的虽小,但大量分子的总体速度分布遵循一定的统计规律,呈现出“中间多,两端少”的特点。 关于“温度”的概念,下列说法中正确的是()A 温度反映了每个分子热运动的激烈程度 B 温度是分子平均动能的标志 C 体温是由人的感知决定的 D 温度温度高的物体每个分子的动能必须比温度低的物体每个分子的动能大1个分子平均动能分析空气温度是分子平均动能的标志。 这是一个“统计”概念。 它的对象是构成对象的整个分子。 单分子说温度高低是没有意义的,所以B正确,A、C、D错误。 答案B温度
12、它决定了物体分子的平均动能,它是分子动能的宏观反映。 由于物体分子速度的分布具有“中间多,两端少”的特点,各分子的动能与温度没有直接关系。 一定质量的0冰融化成0水时,分子动能Ek和分子势能Ep变化为()AEk变大,Ep变大,BEk变小,Ep变小,CEk不变,Ep变大, DEk不变,Ep变大 小分析:质量为0的冰融化成质量为0的水,体温不变,所以分子的平均动能不变,即Ek不变,但融化过程需要放热,当冰融化成水时,体积增大,对外压系统做正功,因此系统内能减小,即Ep减小。 答案C 在下列关于分子力和分子势能的表述中,正确的是()A 当分子作为引力时,分子力和分子势能总是随着分子宽度的减小,当分子宽度减小时,B减小力表示为
13. 在引力作用下,分子力和分子势能总是随着分子宽度和距离的减小而减小。 2 分子势能 C 当分子力为作用力时,分子力和分子势能总是随着分子宽度和距离的减小而减小 D 当分子力作为作用力时,当分子和分子势能总是随着分子宽度和间距的减小而减小,当解析分子力作为引力作用时,分子宽度rr0,然后减小r,引力和斥力均减小,作用力迅速减弱,分子力(重力与作用力的合力)先减小后减弱,故A、B均不正确。 当分子力为引力时,r减小,克服分子力做功,分子势能必然减小 小,即当B仍不对分子力起作用时,当分子间宽度为r10r0,分子间没有相互作用,这里的势能设为零。 当r减小时,分子力做正功,分子势能减小。 当rr0时,分子势能达到最小值; 当rr0、r减小时,外力做负功,分子
14、势能减小,故选项B正确 A、C、D 错误答案B 下列说法正确的是: () 当物体A的温度下降时,其内部各分子的热动能必然减少 B 内部所有物体的能量 两者都是物体中所有分子的热动能之和 C 当液体被压缩时,液体中分子的吸引力和力同时减小,但力减小得更多 D 当一定二氧化碳的质量被压缩,它的内能必然减小 3 物体内能分析 物体温度下降是指分子的平均动能减小,并不是每个分子的动能都减小,所以A不正确; 物体的内能是所有分子的动能和势能之和,所以选项B不正确; 分子间的斥力随着距离的增加而减小,但作用力减小得更快,故选项C正确; 从热力学第一定理看,D是错误答案C 一般来说,物体内能的决定可以从两个方面来判断:激励的微观决定; 激励的宏观决定
15、(1)微观决定因素:分子势能、分子平均动能、分子数(2)宏观决定因素:物体体积、物体体温、物体所含物质的多少,即量物质(2009福州试验) 下列关于分子运动和热现象的说法正确的是: A.二氧化碳如果失去容器的束缚,就会漂浮。 这是由于二氧化碳分子之间的势能。 蒸汽,其分子间的势能减小 C 对于一定量的二氧化碳,如果浮力不变,体积减小,那么它必然从外界放出热量 D 如果二氧化碳分子总量不变,但二氧化碳的温度下降分子热运动速率分布图,平均动能减小,所以浮力必然减小 E 一定量的二氧化碳的内能等于所有分子的热动能与分子间势能之和F 如果二氧化碳温度下降,则所有分子的运动速度都会下降 答案BCE(2019湖南文献综合,
16、14)如图1721所示,厚壁容器一端通过橡皮塞插入灵敏温度计和气针,另一端有橡皮塞用夹子夹住,逐渐由气泵推入容器中。 充气以在一定程度上降低容器内的浮力。 这时,读取温度计上的读数,打开夹子。 将橡皮塞冲出容器口()A后,温度计上的读数变大。 实验表明,二氧化碳确实对外做功,内能下降。 B 温度计上的读数变大,实验表明外界对二氧化碳做功,使内能减少。 分析:打开夹子后,胶塞被冲出,没有热交换,二氧化碳体积变大,内部二氧化碳对外做功,内能减少,湿度增加,读数温度计变小。 正确答案是C. 以初速度向对方移动,直到距离最小时 在这个过程中,两个分子之间的分子势能 () A 仍然减小 B 仍然减小 C 先减小后减小 D 先减小后减小减少D分析 一是阐明分子间的排斥规律随分子宽度的变化而变化。 二是分子力做正功,分子势能降低。