专题7 选考模块
15 分子动理论及热力学定律
考点
1 ? 分子动理论、分子力与分子势能
1.油膜法估算分子直径:d=??(V为纯油酸体积,S为单分子油膜面积)。
2.反映分子运动规律的两个实例为布朗运动和扩散现象,两者都随温度的升高而加剧。 3.分子力和分子势能随分子间距离变化的规律如图所示。注意:当r=r0时,分子力为零,分子势能最小但不一定为零。
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1.[2019年全国卷Ⅲ,T33(1)]用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是 。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可
以 。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是 。
解析? “用油膜法估测分子大小”实验的依据是把油酸形成的膜看成单分子油膜进行测
量,所以首先要稀释纯油酸,使油酸在浅盘的水面上容易形成一片单分子层油膜,若直接滴纯油酸,形成的油膜太厚,无法形成单分子层油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,可以得到一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积V,再统计出单分子层油膜的面积S,计算出油酸分子直径D=。
???? 答案? 使油酸在浅盘的水面上容易形成一片单分子层油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地
滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积 单分子层油膜的面积
点评? 搞清楚油膜法测分子直径的原理是解题的关键。用酒精稀释油酸是为了让油酸在
水中展开形成单分子层,在水面上撒痱子粉是为了油酸面积测量更方便准确。注意用纯油酸的体积除以面积,才是分子直径。
1.某同学家新买了一台电冰箱,冷藏室容积为107 L,冷冻室容积为118 L,室内空气可视为理想气体。已知室内空气摩尔体积为22.5×10-3 m3/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,关闭冰箱密封门后,电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有的空气分子数为 个。若想象一下,把空气分子看作球体,冰箱室内将会有98.6%是空的,由此可估算空气分子直径为 m。(计算结果均保留2位有效数字)
解析? 冰箱内空气总体积V=(107+118)L=0.225 m3,摩尔体积V0=22.5×10-3 m3/mol,
含空气分子摩尔数n=,空气分子个数N=nNA=6.0×1024个。一个空气分子占有的体积
????04
V'=??×0.014
,又根据??V'=3πR3=6πD3,解得D=1.0×10-9m。
1
答案? 6.0×1024 1.0×10-9
2.(多选)将两个相距较远的分子看作一个孤立的系统,让它们由静止开始运动,直至不再靠近,下列说法正确的是( )。
A.分子引力和斥力先增大后减小,再增大 B.分子势能先减小后增大 C.分子力先做正功,后做负功 D.分子动能一直增加 E.分子势能和动能之和不变
解析? 分子引力和斥力都随分子间距离的减小而增大,A项错误;分子力做正功,分子势能
减小,做负功,分子势能增加,B项正确;分子力先为引力,做正功,再为斥力,做负功,C项正确;分子力先做正功后做负功,动能先增大后减小,D项错误;只有分子力做功,分子动能和分子势能之和保持不变,E项正确。
答案? BCE
考点
2 ? 热力学定律
1.对热力学第一定律的理解
改变物体内能的方式有做功和热传递,只知道一种改变方式是无法确定内能变化的。热力学第一定律ΔU=Q+W中的W和Q,只要此项改变是对内能增加有正贡献的就为正。
2.对热力学第二定律的理解
热量可以由低温物体传到高温物体,也可以从单一热源吸收热量全部转化为功,但这些过程不可能自发进行而不产生其他影响。
2.[2019年全国卷Ⅰ,T33(1)]某容器中的空气被光滑活塞封住,容器和活塞绝热性能良好,空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同,压强大于外界。现使活塞缓慢移动,直至容器中的空气压强与外界相同。此时,容器中空气的温度 (选填“高于”“低于”或“等于”)外界温度,容器中空气的密度 (选填“大于”“小于”或“等于”)外界空气的密度。
解析? 气体对外做功,气体和外界没有热量交换,根据ΔU=W+Q可知,气体的内能减小,故
容器中空气的温度低于外界空气的温度;设容器中空气的密度为ρ,则根据m=ρV、=恒量,可得
????
=恒量,m????
????
??不变,因为容器内空气的压强和大气压相等,但温度较低,所以容器中空气的密度大
于外界空气的密度。
2020届物理高考二轮专题透析微专题15 分子动理论及热力学定律
