高中物理知識點總結(jié)：分子動理論、氣體

資料僅供參考文件編號：2022年4月版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準:發(fā)布日期：一.教學內(nèi)容：分子動理論、氣體

本章的知識點：（一）分子動理論1、分子動理論的基本觀點（1）物體是由大量分子組成①單分子油膜法測量分子直徑用單分子油膜法粗測油分子直徑的步驟。測出一滴油的體積V；將油滴滴在水面上形成單分子油膜；測出油膜的面積S；算出油膜的厚度，即為油分子的直徑d＝。②阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)的測量值NA＝6.02×1023mol-1。阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁。此處所指微觀物理量為：分子體積υ、分子的直徑d、分子的質(zhì)量m。宏觀物理量為：物體的體積V、摩爾體積Vm、物質(zhì)的質(zhì)量M、摩爾質(zhì)量Mm、物質(zhì)的密度ρ。計算分子的質(zhì)量：計算（固體、液體）分子的體積（或氣體分子所占的空間）：計算物質(zhì)所含的分子數(shù)：③分子大小的計算對于固體和液體，分子的直徑d＝對于氣體，分子間的平均距離d＝（2）分子永不停息地做無規(guī)則運動DD布朗運動

分子永不停息作無規(guī)則熱運動的實驗事實：擴散現(xiàn)象和布朗運動。擴散現(xiàn)象在說明分子都在不停地運動著的同時，還說明了分子之間有空隙。布朗運動是指懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運動，它間接地反映了液體分子的無規(guī)則運動。液體分子永不停息的無規(guī)則運動是產(chǎn)生布朗運動的原因。影響布朗運動激烈程度的因素：小顆粒的大小和液體的溫度。能做明顯的布朗運動的小顆粒都是很小的，一般數(shù)量級在10-6m，這種小顆粒肉眼是看不見的，必須借助于顯微鏡。（3）分子間存在著相互作用力分子間的引力和斥力同時存在，實際表現(xiàn)出來的分子力是它們的合力。分子間的引力和斥力都隨分子間的距離r的增大而減小，隨分子間的距離r的減小而增大，但斥力的變化比引力快。當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，對外表現(xiàn)的分子力為0。其中r0為分子直徑的數(shù)量級，約為10-10m。當r<r0時，F(xiàn)引<F斥，對外表現(xiàn)的分子力F為斥力。當r>r0時，F(xiàn)引>F斥，對外表現(xiàn)的分子力F為引力。當r>10r0時，可認為分子力F為0。2、氣體分子運動與壓強①麥克斯韋速率分布規(guī)律：中間多，兩頭少②氣體壓強的微觀解釋：容器中的氣體分子在高速無規(guī)則運動時，容器壁受到分子的撞擊更加劇烈。每個分子撞擊容器壁產(chǎn)生的力是短暫的、不連續(xù)的，但容器壁受到大量分子頻繁的撞擊，就會受到一個穩(wěn)定的壓力，從而產(chǎn)生壓強。氣體分子的運動是無規(guī)則的，氣體分子向各個方向運動的概率相同，對每個容器壁的撞擊效果也相同，因此氣體內(nèi)部壓強處處相等。氣體溫度升高時，高速率的氣體分子數(shù)增多，整體上分子運動更加劇烈，分子使容器壁受到的撞擊更加頻繁，導致氣體的壓強增大。3、溫度與內(nèi)能①、分子的平均動能：溫度是分子平均動能的標志。物體的溫度越高，分子熱運動越激烈，分子的平均動能就越大。②、分子的勢能：從宏觀上看：分子的勢能跟物體的體積有關(guān)。從微觀上看：分子勢能跟分子間的距離有關(guān)。③、物體的內(nèi)能：從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積三個因素決定。從微觀上看：物體內(nèi)能的大小由組成物體的分子總數(shù)、分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素決定。內(nèi)能只與（給定）物體的溫度和體積有關(guān)，與物體的運動速度以及相對位置無關(guān)。

（二）氣體：1、氣體實驗定律及其微觀解釋①玻意耳定律（pv＝c）氣體的質(zhì)量和溫度一定，即分子總數(shù)和分子平均速率一定。氣體的體積減小k倍，為原來體積的1/k，氣體分子的密度就增大為原來的k倍，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁碰撞的次數(shù)就增大k倍，氣體壓強也就增大k倍。氣體體積增大時，情況恰好相反?？梢姡瑲怏w壓強與體積成反比。②查理定律（p/t＝c）氣體的質(zhì)量和體積一定，即分子總數(shù)和單位體積氣體分子個數(shù)，即密度一定，溫度升高，由壓強的微觀解釋可知壓強增大③蓋呂薩克定律（v/t＝c）氣體的質(zhì)量、壓強一定，為使氣體壓強保持不變，則體積增大，當v↑→n↓→n/δtδs↓→p↓趨勢，當體積增大到一定程度時，這兩種傾向相互抵消，壓強保持不變，使壓強保持不變，則體積應(yīng)減小。v↓→n↑→n/δtδs↑→p↑趨勢，當體積減小一定程度時，這兩種傾向相互抵消，壓強保持不變2、飽和汽與濕度（1）飽和汽確切地理解“動態(tài)平衡”是掌握飽和汽的關(guān)鍵．密閉容器中同時存在著蒸發(fā)和液化兩種過程．蒸發(fā)的快慢受液體溫度的制約，液化的快慢受液面上汽的密度的制約．當每單位時間內(nèi)從液體里逸出的分子數(shù)等于回到液體里的分子數(shù)、液面上方的汽的密度不再改變時，汽和液體之間就達到了“動態(tài)平衡”．設(shè)單位時間內(nèi)從液體逸出的分子數(shù)平均為n；單位時間內(nèi)返回液體的分子數(shù)平均為n′．當n′＝n時，汽液兩相平衡，容器內(nèi)液面位置不變；當n′＜n時，液體繼續(xù)蒸發(fā)，液面下降，汽密度增大，此時汽是未飽和狀態(tài)；當n′＞n時，汽體液化，液增加．從“動”的角度去認識一個現(xiàn)象。體會（i）對某種物質(zhì)的飽和汽來說，對應(yīng)一定的溫度，它有一定的密度，也就是有一定的壓強．（ii）在同一溫度時，某物質(zhì)的飽和汽的密度大于未飽和汽的密度．在密閉容器內(nèi)，通常飽和汽是汽液共存的，而未飽和汽只以汽態(tài)單獨存在．（iii）對于某種物質(zhì)來說，它的飽和汽壓是隨著溫度的升高因雙重原因而增大（溫度升高時，飽和汽密度增大，分子平均速率也增大，壓強由于這雙重原因而增大）．（iv）飽和汽壓跟體積無關(guān)（因為它有液體作后備）．（v）不同種類的液體，其飽和汽壓也有所不同，像乙醚，分子間內(nèi)聚力小，容易蒸發(fā)，達到動態(tài)平衡時液面上的飽和汽密度較大，飽和汽壓較大．（2）濕度①空氣的干濕程度可用空氣里含有水汽的密度來表示，讓一定量的空氣通過一段貯有吸收水汽的物質(zhì)（如氯化鈣）的管子，讓該物質(zhì)吸收水汽，由其前后質(zhì)量差可知空氣中含有的水汽密度．②、直接測定空氣中的水汽密度比較麻煩，改用水汽的壓強來表示干濕程度．由此引入絕對濕度．③、需要了解空氣中的水汽離飽和狀態(tài)的遠近，引入相對濕度．④、直接測定空氣中水汽的壓強也是比較困難的，引入露點．⑤、介紹毛發(fā)濕度計和干濕泡濕度計．

【典型例題】（一）物體是由大量分子組成的例題1.將1cm3的油酸溶于酒精，制成203的油酸酒精溶液。已知1cm3有50滴，現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一單分子層，已測出這一薄層的面積為0.2m2，由此可測出油酸分子的直徑為。解析：設(shè)1cm3溶液的滴數(shù)為N，則1滴油酸酒精溶液的體積為υ＝EQ\F(1,N)cm3。由于取用的油酸酒精溶液的濃度為EQ\F(1,200)＝0.5%，故1滴溶液中油酸的體積為v0＝υ×0.5%＝EQ\F(1,N)×0.5%×10-6m3。已知油酸薄層的面積為S＝0.2m2，所以油酸分子的直徑為d＝EQ\F(v,S)＝＝EQ\F(1,NS)×0.5%×10-6＝例題2.已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，水的摩爾質(zhì)量M＝1.8×10-2kg/mol。求：（1）1g水中含有多少水分子？（2）水分子的質(zhì)量是多少？（3）估算水分子的直徑。（保留兩位有效數(shù)字）解析：（1）N＝EQ\F(m,M)NA＝（2）m’＝＝（3）∵υ＝＝πd3∴d＝m＝3.9×10-10m

（二）分子永不停息地做無規(guī)則運動DD布朗運動

例題3.下面兩種關(guān)于布朗運動的說法都是錯誤的，分析它們各錯在哪里。（1）大風天常?？吹斤L沙彌漫、塵土飛揚，這就是布朗運動；（2）布朗運動是由于液體分子對固體小顆粒的撞擊引起的，固體小顆粒的體積越大，液體分子對它的撞擊越多，布朗運動就越顯著。解析：（1）能在液體或氣體中布朗運動的微粒都是很小的，一般數(shù)量級在10-6m，這種微粒肉眼是看不到的，必須借助于顯微鏡。風天看到的塵土都是較大的顆粒，它們的運動不能稱為布朗運動，它們的運動基本屬于在氣流的作用下的定向移動，而布朗運動是無規(guī)則運動。（2）布朗運動的確是由于液體（或氣體）分子對固體小顆粒的碰撞引起的，但只有在固體小顆粒很小時，各個方向的液體分子對它的碰撞不平衡才引起它做布朗運動。（三）分子間存在著相互作用力例題4.兩個分子從相距較遠（分子力可忽略）開始靠近，直到不能再靠近的過程中（BCD）A.分子力先做負功后做正功B.分子力先做正功后做負功C.分子間的引力和斥力都增大D.兩分子從r0處再靠近，斥力比引力增加得快解析：分子力先是引力后是斥力，所以分子力先做正功或做負功。r減小時，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快。

（四）氣體的等溫變化例題5.下列過程可能發(fā)生的是（）A、氣體的溫度變化，但壓強、體積保持不變B、氣體的溫度、壓強保持不變，而體積發(fā)生變化C、氣體的溫度保持不變，而壓強、體積發(fā)生變化D、氣體的溫度、壓強、體積都發(fā)生變化答案：C、D例題6.一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時，若體積增大為原來的n倍，則壓強變?yōu)樵瓉淼腳_________倍。A、2nB、nC、1/nD、2/n答案：C例題7.在溫度均勻的水池中，有一空氣泡從池底緩緩地向上浮起，在其上浮的過程中，泡內(nèi)氣體（可看成理想氣體）（）A、內(nèi)能減少，放出熱量B、內(nèi)能增加，吸收熱量C、對外做功，同時吸熱，內(nèi)能不變D、對外做的功等于吸收的熱量答案：C、D例題8.如圖1所示，一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B再變到狀態(tài)C的過程，A、C兩點在同一條雙曲線上，則此變化過程中（）A、從A到B的過程溫度升高B、從B到C的過程溫度升高C、從A到C的過程溫度先降低再升高D、A、C兩點的溫度相等答案：A、D（五）氣體的等容變化例題9、下面圖中描述一定質(zhì)量的氣體做等容變化的過程的圖線是（）例題10.一個密閉的鋼管內(nèi)裝有空氣，在溫度為20℃時，壓強為1atm，若溫度上升到80℃，管內(nèi)空氣的壓強為（）A、4atmB、1atm/4C、1.2atmD、5atm/6答案：C6、等壓變化例題11.一定質(zhì)量的理想氣體在等壓變化中體積增大了1/2，若氣體原來溫度為27℃，則溫度的變化是（）A、升高450KB、升高了150℃C、升高了40.5℃D、升高了450℃答案：B例題12.如圖2所示，是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B到狀態(tài)C的V?DT圖象，由圖象可知（）A、PA＞PBB、PC＜PBC、PA＞PCD、PC＞PB答案：D

【模擬試題一、選擇題1.下列說法中正確的是（）A.物質(zhì)是由大量分子組成的，分子直徑的數(shù)量級是10-10mB.物質(zhì)分子在不停地做無規(guī)則運動，布朗運動就是分子的運動C.在任何情況下，分子間的引力和斥力是同時存在的D.1kg的任何物質(zhì)含有的微粒數(shù)相同，都是6.02×1023個，這個數(shù)叫阿伏加德羅常數(shù)2.關(guān)于布朗運動，下列說法正確的是（）A.布朗運動是在顯微鏡中看到的液體分子的無規(guī)則運動B.布朗運動是液體分子無規(guī)則運動的反映C.懸浮在液體中的微粒越小，液體溫度越高，布朗運動越顯著D.布朗運動的無規(guī)則性反映了小顆粒內(nèi)部分子運動的無規(guī)則性3.以下說法中正確的是（）A.分子的熱運動是指物體的整體運動和物體內(nèi)部分子的無規(guī)則運動的總和B.分子的熱運動是指物體內(nèi)部分子的無規(guī)則運動C.分子的熱運動與溫度有關(guān)：溫度越高，分子的熱運動越激烈D.在同一溫度下，不同質(zhì)量的同種液體的每個分子運動的激烈程度可能是不相同的4.在一杯清水中滴一滴墨汁，經(jīng)過一段時間后墨汁均勻地分布在水中，只是由于（）A.水分子和碳分子間引力與斥力的不平衡造成的B.碳分子的無規(guī)則運動造成的C.水分子的無規(guī)則運動造成的D.水分子間空隙較大造成的5.下列關(guān)于布朗運動的說法中正確的是（）A.將碳素墨水滴入清水中，觀察到的布朗運動是碳分子無規(guī)則運動的反映B.布朗運動是否顯著與懸浮在液體中的顆粒大小無關(guān)C.布朗運動的激烈程度與溫度有關(guān)D.微粒的布朗運動的無規(guī)則性，反映了液體內(nèi)部分子運動的無規(guī)則性6.下面證明分子間存在引力和斥力的試驗，錯誤的是（）A.兩塊鉛壓緊以后能連成一塊，說明存在引力B.一般固體、液體很難被壓縮，說明存在著相互排斥力C.拉斷一根繩子需要一定大小的力說明存在著相互吸引力D.碎玻璃不能拼在一起，是由于分子間存在著斥力7.關(guān)于分子間相互作用力的以下說法中，正確的是（）A.當分子間的距離r＝r0時，分子力為零，說明此時分子間既不存在引力，也不存在斥力B.分子力隨分子間的距離的變化而變化，當r>r0時，隨著距離的增大，分子間的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表現(xiàn)為引力C.當分子間的距離r<r0時，隨著距離的減小，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，故分子力表現(xiàn)為斥力D.當分子間的距離r＝10-9m8.兩個分子從相距較遠（分子力忽略）開始靠近，直到不能再靠近的過程中（）A.分子力先做負功后做正功B.分子力先做正功后做負功C.分子間的引力和斥力都增大D.兩分子從r0處再靠近，斥力比引力增加得快9.質(zhì)量相等的氫氣和氧氣，溫度相同，不考慮分子間的勢能，則（）A.氧氣的內(nèi)能較大B.氫氣的內(nèi)能較大C.兩者內(nèi)能相等D.氫氣分子的平均動能較大10.以下說法中正確的是（）A.溫度低的物體內(nèi)能小B.溫度低的物體內(nèi)分子運動的平均速率小C.物體做加速運動時速度越來越大，物體內(nèi)分子的平均動能也越來越大D.以上說法都不對12.一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)歷了如圖2所示的狀態(tài)變化1→2→3過程，則三個狀態(tài)的溫度之比是（）A.1∶3∶5B.3∶6∶5C.3∶2∶1D.5∶6∶313.A、B兩個氣缸中都充有質(zhì)量相同的氧氣，其中Ｖ?DT如圖3所示，從圖中可得（）A.Ａ容器中氧氣的壓強較小B.B容器中氧氣的密度較大C.兩容器中氣體的密度相同D.兩容器中氣體的溫度不同15.一定質(zhì)量的氣體，在等溫變化過程中，下列物理量中發(fā)生改變的有（）A.分子的平均速率B.單位體積內(nèi)的分子數(shù)C.氣體壓強D.分子總數(shù)16.封閉在容積不變的容器中的氣體，當溫度升高時，則氣體的（）A.分子的平均速率增大B.分子密度增大C.分子的平均速率減小D.分子密度不變17.一定質(zhì)量的理想氣體，體積變大的同時，溫度也升高了，那么下面判斷正確的是（）A.氣體分子平均動能增大，氣體內(nèi)能增大B.單位體積內(nèi)分子數(shù)增多C.氣體的壓強一定保持不變D.氣體的壓強可能變大18.對于一定質(zhì)量的理想氣體，下面四項論述中正確的是（）A.當分子熱運動變劇烈時，壓強必變大B.當分子熱運動變劇烈時，壓強可以不變C.當分子間的平均距離變大時，壓強必變小D.當分子間的平均距離變大時，壓強必變大19.兩端封閉的玻璃管，中間有一段水銀把空氣分割為兩部分，當玻璃管豎直時，上下兩部分的空氣體積相等，如果將玻璃管傾斜，則（）A.水銀柱下降，上面空氣體積增大B.水銀柱上升，上面空氣體積減小C.水銀面不動，上面空氣體積不變D.下面部分的空氣壓強減小20.兩個容器A、B用截面均勻的水平玻璃管相通，如圖5所示，A、B中所裝氣體溫度分別為10℃和20℃，水銀柱在管中央平衡，如果兩邊溫度都升高10℃，則水銀將（）A、向左移動B、向右移動C、不動D、無法確定

二、填空題21.在做“用油膜法估測分子直徑的大小”的實驗中，試驗簡要步驟如下：A.將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)（不足半個的舍去，多于半個的算一個），再根據(jù)方格的邊長求出油膜的面積S。B.將一滴酒精油酸溶液滴在水面上，帶油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上。C.用淺盤裝入約2cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上。D.用公式E.根據(jù)酒精油酸溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V。F.用注射器或滴管將事先配置好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一定體積時的滴數(shù)。上述試驗步驟的合理順序是。22.對一定質(zhì)量的氣體，在等溫條件下得出體積V與壓強P的數(shù)據(jù)如下表：V（m3）1.000.500.400.250.20P（×105Pa）1.453.103.955.987.70①根據(jù)所給數(shù)據(jù)說明可得結(jié)論是。②由所作圖線，求P＝8.85×105Pa時該氣體體積是。③該圖線斜率大小和溫度的關(guān)系是。

三、計算題23.在做“用油膜法估測分子大小”的實驗中，所用油酸酒精溶